EP3507485A1 - Rotor blade hub for a wind turbine, and wind turbine having same - Google Patents

Rotor blade hub for a wind turbine, and wind turbine having same

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EP3507485A1
EP3507485A1 EP17758483.6A EP17758483A EP3507485A1 EP 3507485 A1 EP3507485 A1 EP 3507485A1 EP 17758483 A EP17758483 A EP 17758483A EP 3507485 A1 EP3507485 A1 EP 3507485A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor blade
blade hub
generator
gear
rotor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17758483.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Albrecht Brenner
Jochen RÖER
Jan Carsten Ziems
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Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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

Definitions

  • the present invention relates to a rotor blade hub for a wind turbine, with a connection section for torque-transmitting coupling of the rotor blade hub with a main shaft of the wind turbine.
  • the invention further relates to a wind energy plant with such a rotor blade hub, a generator for generating electrical energy, wherein the generator comprises a generator rotor and a generator stator, and wherein the generator rotor and the rotor blade hub are coupled to a main shaft.
  • Wind turbines of the type mentioned above are well known.
  • wind turbines have been established, in which the rotor blade hub is coupled by means of a multi-stage transmission with the generator, the multi-stage transmission converts a translation of the predetermined rotor blade hub drive movement in a higher speed.
  • the transmission known from the prior art show in high load situations an increased susceptibility to faults and defects.
  • Wind turbines with geared drive train usually have an asynchronous generator, which requires high speeds due to the principle.
  • Wind turbines with gearbox are typically designed so that the hub on the output side with the main shaft leading to the gearbox connected is. This mainshaft transmits not only the drive torque of the wind turbine but also the loads resulting from the wind, turbulence, dynamics and dead weight of the hub. As a rotating part of the main shaft is exposed to considerable alternating loads and is to be dimensioned accordingly.
  • gearless wind turbines have been established in the prior art, in particular by the applicant, which use a slow-rotating, multi-pole synchronous generator.
  • Gearless systems are typically stored directly within the hub on a fixed journal, thereby dissipating external loads into the tower via largely stationary structural elements.
  • the invention has the object to improve a rotor blade hub of the type described in such a way that the above-mentioned disadvantages are avoided as much as possible.
  • the invention has the object to improve a rotor blade hub of the type described in such a way that it allows use in combination with smaller and lighter-built generators, the benefits of the fixed drive train concept should be preserved as possible. Furthermore, as far as possible the efficiency in the production of electrical energy should not be impaired.
  • the invention solves the underlying task in a rotor blade hub of the type described by this is formed with the features of claim 1.
  • the invention proposes a rotor blade hub which has a single-stage gear, which is rotatably mounted on the drive side of the rotor blade hub, and the output side has the connection portion.
  • a shaft / hub connection between the single-stage gear and the main shaft is preferably provided.
  • the invention is based on the drive train of the wind turbine.
  • the placement of a single-stage gearbox directly on the rotor blade hub allows an unprecedented advantage in terms of maintenance and replacement of the gearbox.
  • the other driveline in the direction of the generator can remain unchanged, it must be edited only on the rotor blade hub gearbox.
  • a paradigm shift becomes possible by integrating a single-stage transmission into the rotor blade hub. So far, synchronous generators have been operating exclusively gearless, in particular slowly rotating. It has even been rejected in principle in the prior art to provide a wind turbine with synchronous generator, in particular with slowly rotating synchronous generator, a transmission, because this was not necessary.
  • the single-stage transmission is preferably a translating transmission with a ratio in the range of 1: 1, 5 to 1:10.
  • the single-stage transmission is preferably formed as a planetary gear, which has a sun gear, a planet carrier with a number of planetary gears, and a ring gear, wherein the planet gears are in engagement with the sun gear and with the ring gear.
  • the sun gear of the planetary gear is connected on the output side in a rotationally fixed manner to the connection section or has this connection section.
  • Planetary gears have the advantage that they are robust, require little space, especially in the axial direction, and bring more moderate friction losses. Deteriorating the overall efficiency in the recovery of electrical energy by using a planetary gear is compensated by the increase in power generation due to the higher speed. To drive the main shaft by means of the single-stage gearbox, there are several equally preferred options.
  • the planetary carrier of the planetary gear drive side is rotatably connected to the rotor blade hub.
  • the connection section is a first connection section
  • the ring gear further has a second connection section for the rotationally fixed connection to a journal of the wind turbine.
  • the journal is preferably used to support the rotor blade hub in a generally known manner.
  • connection section is a first connection section
  • the planet carrier has a second connection section for the rotationally fixed connection to a journal of the wind turbine.
  • the ring gear of the planetary gear drive side rotatably connected to the rotor blade hub.
  • a single-stage transmission can also be realized preferably by means of a magnetic transmission.
  • the single-stage gear is designed as a magnetic transmission having an inner permanent magnetic ring instead of the sun gear, a ferromagnetic intermediate ring instead of the planet carrier, and an outer permanent magnetic ring instead of the ring gear.
  • the inner magnetic ring of the magnetic gear on the output side rotatably connected to the connection portion.
  • the ferromagnetic ring of the magnetic gear on the drive side rotatably connected to the rotor blade hub.
  • connection section is preferably a first connection section
  • the outer permanent-magnetic ring has a second connection section for the rotationally fixed connection to the journal of the wind turbine.
  • terminal portion is a first terminal portion
  • the ferromagnetic ring has a second terminal portion for non-rotatable connection with a journal of the wind turbine.
  • the outer permanent magnetic ring of the magnetic gear drive side is rotatably connected to the rotor blade hub.
  • a slowly rotating generator By a slowly rotating generator is meant a generator which rotates at a revolution speed of 100 revolutions / minute or less.
  • a multi-pole generator according to the invention generator with at least 48, 96, understood in particular at least 192 rotor poles.
  • a ring generator is understood to mean that the magnetically active regions of the rotor and stator, namely in particular the stator and rotor laminations, are arranged in an annular region around the air gap, separating the rotor and the stator.
  • the generator is free of the magnetically active region in an inner region with a radius of at least 50% of the mean air gap radius.
  • a ring generator can also be defined by the radial strength of the magnetically active parts, or, in other words, the magnetically active region, namely the radial thickness from the inner edge of the pole wheel to the outer edge of the stator, or from the inner edge of the stator to the outer edge of the rotor, in the case of an external rotor, is smaller than the air gap radius, in particular that the radial strength of the magnetically active region of the generator is less than 30%, in particular less than 25% of the air gap radius.
  • ring generators can be defined by the fact that the depth, namely the axial extent of the generator is smaller than the air gap radius, in particular that the depth is less than 30%, in particular less than 25% of the air gap radius.
  • the rotor blade hub is coupled by means of a connecting portion torque-transmitting with the main shaft of the wind turbine by the rotor blade hub having a single-stage gear, which is rotatably mounted on the drive side of the rotor blade hub, and output side rotatably connected to the main shaft.
  • the wind turbine has a Axle on.
  • the axle journal is rotatably connected to the planet carrier or ring gear of the planetary gear, or non-rotatably connected to the ferromagnetic ring or the outer permanent magnetic ring of a magnetic transmission.
  • the wind turbine preferably comprises a machine frame, wherein the rotor blade hub is disposed on a first side of the machine frame, the generator is disposed on an opposite second side of the machine frame, and the main shaft, which is preferably a hollow shaft, passes through the frame and is non-rotatable with the frame Generator rotor is connected.
  • the opposing arrangement of the rotor blade hub and the generator compensate for the tilting moments exerted by the two units, which act on the machine carrier, as a result of which an overall weight saving due to the use of smaller bearings is made possible.
  • the wind turbine has a machine carrier and a journal, wherein the generator is mounted as a generator module directly to the machine frame, the axle is mounted on the generator module or on the machine frame, and the rotor blade hub is rotatably mounted on the axle journal.
  • the main shaft is also passed through the journal.
  • the conventional arrangement of generator and rotor blade hub is retained on the same side relative to the machine carrier.
  • the single-stage gearbox of the rotor blade hub is designed as an auxiliary gear and mounted on a side facing away from the machine carrier of the rotor blade hub.
  • the single-stage transmission is arranged on the front end side of the rotor blade hub. This once again facilitates access to the single-stage gearbox from the outside for maintenance, repair or replacement.
  • the change of the single-stage gearbox and replacement is facilitated by a single-stage gearbox with a different translation with an unchanged generator to adapt the power class of the wind turbine constructive. This leads to a greater degree of common part across different power classes of wind turbines and has energy advantages in terms of cost, manufacturing and warehousing.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a wind turbine according to the invention
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view through the nacelle of the wind turbine according to Figure 1 in a first embodiment
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view through a nacelle of the wind turbine according to the invention of Figure 1 a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a wind turbine 100 according to the invention.
  • the wind energy plant 100 has a tower 102 and a nacelle 104 on the tower 102.
  • an aerodynamic rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 1 10 is provided.
  • the aerodynamic rotor 106 is rotated by the wind and thus also rotates a generator rotor or rotor 15 (FIG. 2) of a generator 1 13 (FIG. 2) which is coupled directly or indirectly to the aerodynamic rotor 106 is.
  • the electric generator 1 13 is arranged in the nacelle 104 and generates electrical energy.
  • FIG. 2 shows the interior of the nacelle 104 according to a first exemplary embodiment.
  • the rotor blades 108 shown in FIG. 1 are connected to a rotor blade hub 1.
  • the rotor blade hub 1 is rotatably mounted on a journal 1 12.
  • the rotor blade hub 1 has a single-stage gearbox 3, which is connected to the rotor blade hub 1 via a corresponding connection 5.
  • the single-stage gearbox 3 On the output side, the single-stage gearbox 3 has a connection section 7, on which the single-stage gearbox 3 is non-rotatably coupled to a main shaft 1 1 1 of the wind energy plant 104.
  • the main shaft 1 1 1 forms the drive train to the generator 1 13.
  • the single-stage transmission 3 has a ring gear 9.
  • a planetary carrier 1 1 is moved relative to the ring gear 9 by means of a number of planet gears 13, which are in engagement with the ring gear.
  • a sun gear 15 of the single-stage transmission 3 which has the connection section to the main shaft 1 1 1, driven translated.
  • the ratio of the single-stage transmission is in the range of 1: 2.5 to 1: 5.
  • the main shaft 1 1 1 is passed through the journal 1 12 and a machine frame 1 14 of the wind turbine 100 and rotatably connected to the generator rotor 115 of the generator 1 13.
  • the generator rotor 1 15 is driven relative to a stator 1 17 circumferentially by means of the hub 1, wherein the single-stage gearbox 3 causes a moderate translation and increase the rotational speed of the generator rotor 1 15 relative to the rotor blade hub 1.
  • the generator 1 13 is arranged relative to the machine carrier 1 14 opposite the rotor blade hub 1.
  • the generator 1 13 is fastened to the machine carrier 114 by means of a first connecting flange 1 19, while the axle journal 1 12 supporting the rotor blade hub 1 is connected to the machine carrier 1 14 at an opposite second connecting flange 1 18.
  • the machine carrier 1 14 is connected to the tower 102, preferably by means of a rotary connection (not shown).
  • the axis of rotation of the rotor blade hub 1 and the generator rotor 1 15 is gekennzeich- net.
  • the single-stage gear is connected to the sun gear 15 by means of a first connecting section 7 with the main shaft, and the ring gear 9 is connected in a rotationally fixed manner to the axle journal 112 by means of a second connecting section 17, so that the ring gear 9 does not rotate around the ring gear Axis A turns.
  • the planet carrier 1 1 rotates due to the connection to the terminal 5 at the same rotational speed as the rotor blades connected to the rotor blade 1 about the axis A.
  • a gear ratio is effected on the sun gear 15.
  • FIG. 3 structurally resembles the exemplary embodiment according to FIG. 2, in particular with regard to the arrangement of the generator 1 13 relative to the rotor blade hub 1 on different sides of the machine carrier 1 14.
  • What distinguishes the embodiment of FIG. 3 from the embodiment of FIG. 2 is the connection of the single-stage Gearbox 3.
  • the ring gear 9 is connected directly to the rotor blade hub 1 by means of the connection section 5 and synchronized therewith, while the planet carrier 11 is connected to the axle journal 12 by means of the second connection section 17 and thus fixed.
  • a translation of the sun gear 15 is effected via a rotation of the ring gear 9 and a rotation of the otherwise stationary planet gears 13, which the Main shaft 1 1 1 with increased compared to the rotational speed of the rotor blades 108 speed.
  • the single-stage gear 3 is arranged as a front-end gear 10 on the rotor blade hub 1 and thus accessible without affecting the remaining drive train at any time from the front side.
  • the use of the single-stage gearbox 3, in particular in its embodiment as a front-mounted gear 10, enables the uncomplicated adaptation of the respectively required gear ratio to the installation conditions and the desired power class of the wind energy plant 100, wherein different translations in connection with always the same generator 1 13 can lead to different energy yield.
  • smaller generators can be used for the same power class, which brings massive savings in terms of the cost and weight of the wind turbine 100, in particular the gondola 104 with it.
  • the assembly costs, in particular in connection with the cranes required for this purpose and the assembly time decrease due to the use of the single-stage gearbox 3, since lower loads to the nacelle 104 of the wind turbine 100 must be transported up.

Abstract

The invention relates to a rotor blade hub (1) for a wind turbine (100), comprising a connection segment for coupling the rotor blade hub (1) to a main shaft of the wind turbine (100) for torque transfer. According to the invention, the rotor blade hub (1) has a single-stage transmission (3), which, on the input side, is mounted on the rotor blade hub (1) for conjoint rotation and which has the connection segment (7) on the output side.

Description

Rotorblattnabe für eine Windenergieanlage, und Windenergieanlage mit selbiger  Rotor blade hub for a wind turbine, and wind turbine with selbiger
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorblattnabe für eine Windenergieanlage, mit einem Anschlussabschnitt zur drehmomentübertragenden Kopplung der Rotorblattnabe mit einer Hauptwelle der Windenergieanlage. Die Erfindung betrifft ferner eine Windenergieanlage mit einer solchen Rotorblattnabe, einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Generator einen Generatorrotor und einen Generatorstator aufweist, und wobei der Generatorrotor und die Rotorblattnabe mit einer Hauptwelle gekoppelt sind. The present invention relates to a rotor blade hub for a wind turbine, with a connection section for torque-transmitting coupling of the rotor blade hub with a main shaft of the wind turbine. The invention further relates to a wind energy plant with such a rotor blade hub, a generator for generating electrical energy, wherein the generator comprises a generator rotor and a generator stator, and wherein the generator rotor and the rotor blade hub are coupled to a main shaft.
Windenergieanlagen der vorbezeichneten Art sind allgemein bekannt. Im Stand der Technik haben sich einerseits Windenergieanlagen etabliert, bei denen die Rotorblattnabe mittels eines häufig mehrstufigen Getriebes mit dem Generator gekoppelt ist, wobei das mehrstufige Getriebe eine Übersetzung der von der Rotorblattnabe vorgegebenen Antriebsbewegung in eine höhere Drehzahl umsetzt. Die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe zeigen in hohen Belastungssituationen eine erhöhte Anfälligkeit für Störungen und Defekte. Windenergieanlagen mit getriebebehaftetem Antriebsstrang weisen üblicherweise einen Asynchrongenerator auf, der prinzipbedingt hohe Drehzahlen benötigt. Windenergieanlagen mit Getriebesind typischerweise so ausgeführt, dass die Nabe abtriebsseitig mit der zum Getriebe führenden Hauptwelle verbunden ist. Diese Hauptwelle überträgt nicht nur das Antriebsmoment der Windturbine, sondern auch die aus dem Wind, den Turbulenzen, der Dynamik und dem Eigengewicht der Nabe resultierenden Belastungen. Als umlaufendes Teil wird die Hauptwelle dadurch erheblichen Wechselbelastungen ausgesetzt und ist entsprechend zu dimensionieren. Wind turbines of the type mentioned above are well known. In the prior art, on the one hand wind turbines have been established, in which the rotor blade hub is coupled by means of a multi-stage transmission with the generator, the multi-stage transmission converts a translation of the predetermined rotor blade hub drive movement in a higher speed. The transmission known from the prior art show in high load situations an increased susceptibility to faults and defects. Wind turbines with geared drive train usually have an asynchronous generator, which requires high speeds due to the principle. Wind turbines with gearbox are typically designed so that the hub on the output side with the main shaft leading to the gearbox connected is. This mainshaft transmits not only the drive torque of the wind turbine but also the loads resulting from the wind, turbulence, dynamics and dead weight of the hub. As a rotating part of the main shaft is exposed to considerable alternating loads and is to be dimensioned accordingly.
Demgegenüber haben sich im Stand der Technik insbesondere von der Anmelderin getriebelose Windenergieanlagen etabliert, die einen langsam drehenden, vielpoligen Synchrongenerator einsetzen. Getriebelose Anlagen werden typischerweise direkt innerhalb der Nabe auf einem feststehenden Achszapfen gelagert, wodurch Äußere Belastungen über weitgehend feststehende strukturelle Elemente in den Turm abgeleitet werden. In contrast, gearless wind turbines have been established in the prior art, in particular by the applicant, which use a slow-rotating, multi-pole synchronous generator. Gearless systems are typically stored directly within the hub on a fixed journal, thereby dissipating external loads into the tower via largely stationary structural elements.
Langsam drehende, vielpolige Synchrongeneratoren sind wartungsfreundlich und zuverlässig, erfordern aber prinzipbedingt große Generatordurchmesser, um aufgrund der geringeren Drehzahlen dennoch ausreichende elektrische Energieerzeugung gewährleisten zu können. Aufgrund des Trends zu immer größeren Leistungsklassen deutlich oberhalb von 4 Megawatt besteht diesbezüglich Verbesserungsbedarf. Slow-rotating, multi-pole synchronous generators are easy to maintain and reliable, but in principle require large generator diameters in order to still be able to ensure sufficient electrical energy generation due to the lower speeds. Due to the trend towards ever larger power classes, well above 4 megawatts, there is room for improvement in this respect.
Demzufolge lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotorblattnabe der eingangs bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend genannten Nachteile möglichst weitgehend vermieden werden. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotorblattnabe der eingangs bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, dass sie die Verwendung in Kombination mit kleiner und leichter bauenden Generatoren ermöglicht, wobei die Vorteile des feststehenden Triebstrangkonzeptes möglichst erhalten bleiben sollten. Ferner sollte möglichst die Effizienz in der Gewinnung elektrischer Energie nicht beeinträchtigt werden. Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Rotorblattnabe der eingangs bezeichneten Art, indem diese mit den Merkmalen von Anspruch 1 ausgebildet ist. Insbesondere schlägt die Erfindung eine Rotorblattnabe vor, die ein einstufiges Getriebe aufweist, welches antriebsseitig drehfest an der Rotorblattnabe montiert ist, und abtriebsseitig den Anschlussabschnitt aufweist. In dem Anschlussabschnitt ist vorzugsweise eine Welle/Nabe-Verbindung zwischen dem einstufigen Getriebe und der Hauptwelle vorgesehen. Die Erfindung setzt am Triebstrang der Windenergieanlage an. Die Platzierung eines einstufigen Getriebes direkt an der Rotorblattnabe ermöglicht einen bislang unerreichten Vorteil hinsichtlich der Wartung und des Austauschs des Getriebes. Der weitere Triebstrang in Richtung des Generators kann unverändert bleiben, es muss lediglich an der Rotorblattnabe das Getriebe bearbeitet werden. Ferner wird durch das Integrieren eines einstufigen Getriebes in die Rotorblattnabe ein Paradigmenwechsel möglich. Bislang wurden, insbesondere langsam drehende, Synchrongeneratoren ausschließlich getriebelos betrieben. Es ist im Stand der Technik sogar prinzipiell abgelehnt worden, an Windenergieanlagen mit Synchrongenerator, insbesondere mit langsam drehendem Synchrongenerator, ein Getriebe vorzusehen, weil dies nicht erforderlich war. Accordingly, the invention has the object to improve a rotor blade hub of the type described in such a way that the above-mentioned disadvantages are avoided as much as possible. In particular, the invention has the object to improve a rotor blade hub of the type described in such a way that it allows use in combination with smaller and lighter-built generators, the benefits of the fixed drive train concept should be preserved as possible. Furthermore, as far as possible the efficiency in the production of electrical energy should not be impaired. The invention solves the underlying task in a rotor blade hub of the type described by this is formed with the features of claim 1. In particular, the invention proposes a rotor blade hub which has a single-stage gear, which is rotatably mounted on the drive side of the rotor blade hub, and the output side has the connection portion. In the connection portion, a shaft / hub connection between the single-stage gear and the main shaft is preferably provided. The invention is based on the drive train of the wind turbine. The placement of a single-stage gearbox directly on the rotor blade hub allows an unprecedented advantage in terms of maintenance and replacement of the gearbox. The other driveline in the direction of the generator can remain unchanged, it must be edited only on the rotor blade hub gearbox. Furthermore, a paradigm shift becomes possible by integrating a single-stage transmission into the rotor blade hub. So far, synchronous generators have been operating exclusively gearless, in particular slowly rotating. It has even been rejected in principle in the prior art to provide a wind turbine with synchronous generator, in particular with slowly rotating synchronous generator, a transmission, because this was not necessary.
Es hat sich jedoch überraschend herausgestellt, dass durch Auswahl eines lediglich einstufigen Getriebes, welches eine überschaubare Übersetzungsänderung mit sich bringt, eine Erhöhung der Effizienz bezüglich der Erzeugung elektrischer Energie erreicht werden kann. Im Vergleich zu konventionellen Windenergieanlagen können mit der erfindungsgemäßen Rotorblattnabe kleinere Generatoren infolge der Übersetzung des einstufigen Getriebes mit einer höheren Umdrehungszahl betrieben werden. Dies bedeutet, dass im Vergleich zu den konventionellen Anlagen einer bestimmten Leistungsklasse nun für die gleiche Leistungsklasse kleinere und signifikant leichter bauende Generatoren in der Windenergieanlage zum Einsatz kommen können, während die Vorteile des getriebelosen Triebstrangs erhalten bleiben. However, it has surprisingly been found that by selecting a single-stage transmission, which brings a manageable ratio change with it, an increase in efficiency with respect to the generation of electrical energy can be achieved. Compared to conventional wind turbines can be operated with the rotor blade hub according to the invention smaller generators due to the translation of the single-stage transmission with a higher number of revolutions. This means that smaller and significantly lighter-weight generators can now be used in the wind turbine for the same power class, while retaining the advantages of the gearless driveline compared to the conventional systems of a certain power class.
Das einstufige Getriebe ist vorzugsweise ein übersetzendes Getriebe mit einer Übersetzung in einem Bereich von 1 : 1 ,5 bis 1 :10. The single-stage transmission is preferably a translating transmission with a ratio in the range of 1: 1, 5 to 1:10.
Das einstufige Getriebe ist vorzugsweise als Planetengetriebe ausgebildet, welches ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit einer Anzahl von Planetenrädern, und ein Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad in Eingriff stehen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sonnenrad des Planetengetriebes abtriebsseitig drehfest mit dem Anschlussabschnitt verbunden bzw. weist diesen Anschlussabschnitt auf. Planetengetriebe haben den Vorteil, dass sie robust sind, wenig Bauraum, insbesondere in axialer Richtung, beanspruchen und moderatere Reibungsverluste mit sich bringen. Eine Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrades in der Gewinnung elektrischer Energie durch Verwendung eines Planetengetriebes wird durch die Steigerung der Energieerzeugung aufgrund der höheren Drehzahl kompensiert. Zum Antrieb der Hauptwelle mittels des einstufigen Getriebes bestehen verschiedene gleichermaßen bevorzugte Optionen. Gemäß einer ersten bevorzugten Option ist der Planetenträger des Planetengetriebes antriebsseitig drehfest mit der Rotorblattnabe verbunden. Weiter vorzugsweise ist der Anschlussabschnitt ein erster Anschlussab- schnitt, und das Hohlrad weist ferner einen zweiten Anschlussabschnitt zur drehfesten Verbindung mit einem Achszapfen der Windenergieanlage auf. Der Achszapfen wird vorzugsweise dazu genutzt, die Rotorblattnabe in allgemein bekannter Weise zu lagern. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die gesamte Aufnahme der Gewichtskräfte und Windlasten in bekannter Weise durch den Achszapfen gewährleistet wird, so dass das einstufige Getriebe und die Hauptwelle ausschließlich das Drehmoment von der Rotorblattnabe auf den Generator übertragen müssen. The single-stage transmission is preferably formed as a planetary gear, which has a sun gear, a planet carrier with a number of planetary gears, and a ring gear, wherein the planet gears are in engagement with the sun gear and with the ring gear. In a preferred embodiment, the sun gear of the planetary gear is connected on the output side in a rotationally fixed manner to the connection section or has this connection section. Planetary gears have the advantage that they are robust, require little space, especially in the axial direction, and bring more moderate friction losses. Deteriorating the overall efficiency in the recovery of electrical energy by using a planetary gear is compensated by the increase in power generation due to the higher speed. To drive the main shaft by means of the single-stage gearbox, there are several equally preferred options. According to a first preferred option, the planetary carrier of the planetary gear drive side is rotatably connected to the rotor blade hub. Further preferably, the connection section is a first connection section, and the ring gear further has a second connection section for the rotationally fixed connection to a journal of the wind turbine. The journal is preferably used to support the rotor blade hub in a generally known manner. This has the advantage that the entire absorption of the weight forces and wind loads is ensured in a known manner by the journals, so that the single-stage gear and the main shaft must transfer only the torque from the rotor blade hub to the generator.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlussabschnitt ein erster Anschlussabschnitt, und der Planetenträger weist einen zweiten Anschlussabschnitt zur drehfesten Verbindung mit einem Achszapfen der Windenergieanlage auf. Weiter vorzugsweise ist dann das Hohlrad des Planetengetriebes antriebsseitig drehfest mit der Rotorblattnabe verbunden. In an alternative preferred embodiment, the connection section is a first connection section, and the planet carrier has a second connection section for the rotationally fixed connection to a journal of the wind turbine. Further preferably, then the ring gear of the planetary gear drive side rotatably connected to the rotor blade hub.
Die vorstehenden Ausführungen bezogen sich auf ein Planetengetriebe. Erfindungsgemäß lässt sich ein einstufiges Getriebe allerdings auch vorzugsweise mittels eines Magnetgetriebes realisieren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist demnach das einstufige Getriebe als Magnetgetriebe ausgebildet, welches anstelle des Sonnenrades einen inneren permanentmagnetischen Ring, anstelle des Planetenträgers einen ferromagnetischen Zwischenring, und anstelle des Hohlrades einen äußeren permanentmagnetischen Ring aufweist. Vorzugsweise ist der innere magnetische Ring des Magnetgetriebes abtriebsseitig drehfest mit dem Anschlussabschnitt verbunden. Weiter vorzugsweise ist der ferromagnetische Ring des Magnetgetriebes antriebsseitig drehfest mit der Rotorblattnabe verbunden. Der Anschlussabschnitt ist vorzugsweise ein erster Anschlussabschnitt, und der äußere permanentmagnetische Ring weist einen zweiten Anschlussabschnitt zur drehfesten Verbindung mit dem Achszapfen der Windenergieanlage auf. Alternativ dazu ist der Anschlussabschnitt ein erster Anschlussabschnitt, und der ferromagnetische Ring weist einen zweiten Anschlussabschnitt zur drehfesten Verbindung mit einem Achszapfen der Windenergieanlage auf. Vorzugsweise ist dann der äußere permanentmagnetische Ring des Magnetgetriebes antriebsseitig drehfest mit der Rotorblattnabe verbunden. Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines ersten Aspekts mit Bezug auf die Rotorblattnabe selbst beschrieben. Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Windenergieanlage der eingangs bezeichneten Art, indem die Rotorblattnabe nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist. Der Generator ist besonders bevorzugt ein Synchrongenerator. Weiter vorzugsweise ist der Synchrongenerator als langsam drehender, vielpoliger Synchrongenerator ausgebildet. Besonders bevorzugt ist er ein Ringgenerator. The above statements related to a planetary gear. However, according to the invention, a single-stage transmission can also be realized preferably by means of a magnetic transmission. In a further preferred embodiment, therefore, the single-stage gear is designed as a magnetic transmission having an inner permanent magnetic ring instead of the sun gear, a ferromagnetic intermediate ring instead of the planet carrier, and an outer permanent magnetic ring instead of the ring gear. Preferably, the inner magnetic ring of the magnetic gear on the output side rotatably connected to the connection portion. Further preferably, the ferromagnetic ring of the magnetic gear on the drive side rotatably connected to the rotor blade hub. The connection section is preferably a first connection section, and the outer permanent-magnetic ring has a second connection section for the rotationally fixed connection to the journal of the wind turbine. Alternatively, the terminal portion is a first terminal portion, and the ferromagnetic ring has a second terminal portion for non-rotatable connection with a journal of the wind turbine. Preferably, then the outer permanent magnetic ring of the magnetic gear drive side is rotatably connected to the rotor blade hub. The invention has been described above with reference to a first aspect with respect to the rotor blade hub itself. The invention solves the underlying object in a wind turbine of the type described by the rotor blade hub is formed according to one of the preferred embodiments described above. The generator is particularly preferably a synchronous generator. Further preferably, the synchronous generator is designed as a slowly rotating, multi-pole synchronous generator. Particularly preferably, it is a ring generator.
Unter einem langsam drehenden Generator wird ein Generator verstanden, der mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 100 Umdrehungen/Minute oder weniger rotiert. Unter einem vielpoligen Generator werden erfindungsgemäß Generator mit wenigsten 48, 96, insbesondere wenigsten 192 Rotorpolen verstanden. By a slowly rotating generator is meant a generator which rotates at a revolution speed of 100 revolutions / minute or less. Under a multi-pole generator according to the invention generator with at least 48, 96, understood in particular at least 192 rotor poles.
Unter einem Ringgenerator wird verstanden, dass die magnetisch aktiven Bereiche des Läufers und Stators, nämlich besonders die Blechpakete des Stators und Läufers, in einem ringförmigen Bereich um den Luftspalt angeordnet, der Läufer und Stator trennt. Dabei ist der Generator in einem inneren Bereich mit einem Radius von wenigstens 50% des mittleren Luftspaltradius frei vom magnetisch wirksamen Bereich. A ring generator is understood to mean that the magnetically active regions of the rotor and stator, namely in particular the stator and rotor laminations, are arranged in an annular region around the air gap, separating the rotor and the stator. In this case, the generator is free of the magnetically active region in an inner region with a radius of at least 50% of the mean air gap radius.
Ein Ringgenerator kann auch dadurch definiert werden, dass die radiale Stärke der magnetisch aktiven Teile, oder, anders ausgedrückt, des magnetisch aktiven Bereichs, nämlich die radiale Dicke vom Innenrand des Polrads bis zum Außenrand des Stators, bzw. vom Innenrand des Stators bis zum Außenrand des Läufers, im Falle eines Außenläufers, kleiner als der Luftspaltradius ist, insbesondere dass die radiale Stärke des magnetisch aktiven Bereichs des Generators weniger als 30%, insbesondere weniger als 25% des Luftspaltradius beträgt. Außerdem oder alternativ können Ringgeneratoren dadurch definiert werden, dass die Tiefe, nämlich die axiale Ausdehnung des Generators kleiner als der Luftspaltradius ist, insbesondere dass die Tiefe weniger als 30%, insbesondere weniger als 25% des Luftspaltradius beträgt. A ring generator can also be defined by the radial strength of the magnetically active parts, or, in other words, the magnetically active region, namely the radial thickness from the inner edge of the pole wheel to the outer edge of the stator, or from the inner edge of the stator to the outer edge of the rotor, in the case of an external rotor, is smaller than the air gap radius, in particular that the radial strength of the magnetically active region of the generator is less than 30%, in particular less than 25% of the air gap radius. Additionally or alternatively, ring generators can be defined by the fact that the depth, namely the axial extent of the generator is smaller than the air gap radius, in particular that the depth is less than 30%, in particular less than 25% of the air gap radius.
In bevorzugten Ausgestaltungen, die sich aus den vorstehenden Ausführungen zum ersten Aspekt betreffend die Rotorblattnabe ergeben, ist die Rotorblattnabe mittels eines Anschlussabschnitts drehmomentübertragend mit der Hauptwelle der Windenergieanlage gekoppelt, indem die Rotorblattnabe ein einstufiges Getriebe aufweist, welches antriebsseitig drehfest an der Rotorblattnabe montiert ist, und abtriebsseitig drehfest mit der Hauptwelle verbunden ist. Vorzugsweise weist die Windenergieanlage einen Achszapfen auf. Weiter vorzugsweise ist der Achszapfen drehfest mit dem Planetenträger oder Hohlrad des Planetengetriebes, oder drehfest mit dem ferromagnetischen Ring oder dem äußeren permanentmagnetischen Ring eines Magnetgetriebes verbunden. Die Windenergieanlage weist vorzugsweise einen Maschinenträger auf, wobei die Rotorblattnabe auf einer ersten Seite des Maschinenträgers angeordnet ist, der Generator auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Maschinenträgers angeordnet ist, und die Hauptwelle, die vorzugsweise eine Hohlwelle ist, durch den Maschinenträger hindurchgeführt und drehfest mit dem Generatorrotor verbunden ist. Durch die gegenüberliegende Anordnung von Rotorblattnabe und Generator kompensieren sich die von beiden Einheiten ausgeübten Kippmomente, die auf den Maschinenträger wirken, wodurch insgesamt eine weitere Gewichtsersparnis aufgrund der Verwendung kleinerer Lager ermöglicht wird. In preferred embodiments, which result from the above statements on the first aspect relating to the rotor blade hub, the rotor blade hub is coupled by means of a connecting portion torque-transmitting with the main shaft of the wind turbine by the rotor blade hub having a single-stage gear, which is rotatably mounted on the drive side of the rotor blade hub, and output side rotatably connected to the main shaft. Preferably, the wind turbine has a Axle on. Further preferably, the axle journal is rotatably connected to the planet carrier or ring gear of the planetary gear, or non-rotatably connected to the ferromagnetic ring or the outer permanent magnetic ring of a magnetic transmission. The wind turbine preferably comprises a machine frame, wherein the rotor blade hub is disposed on a first side of the machine frame, the generator is disposed on an opposite second side of the machine frame, and the main shaft, which is preferably a hollow shaft, passes through the frame and is non-rotatable with the frame Generator rotor is connected. The opposing arrangement of the rotor blade hub and the generator compensate for the tilting moments exerted by the two units, which act on the machine carrier, as a result of which an overall weight saving due to the use of smaller bearings is made possible.
In einer alternativen Ausgestaltung weist die Windenergieanlage einen Maschinenträger und einen Achszapfen auf, wobei der Generator als Generatormodul direkt an dem Maschinenträger montiert ist, der Achszapfen an dem Generatormodul oder an dem Maschinenträger montiert ist, und die Rotorblattnabe drehbar auf dem Achszapfen gelagert wird. Die Hauptwelle wird hierbei auch durch den Achszapfen hindurchgeführt. In dieser Ausgestaltung wird an der konventionellen Anordnung von Generator und Rotorblattnabe auf derselben Seite bezogen auf den Maschinenträger festgehalten. Als Vorteil wird angesehen, dass auf die bewährten Lagerkonzepte hinsichtlich des Achszapfens, der Rotorblattnabe und der Lagerung der Rotorblattnabe zurückgegriffen werden kann. In an alternative embodiment, the wind turbine has a machine carrier and a journal, wherein the generator is mounted as a generator module directly to the machine frame, the axle is mounted on the generator module or on the machine frame, and the rotor blade hub is rotatably mounted on the axle journal. The main shaft is also passed through the journal. In this embodiment, the conventional arrangement of generator and rotor blade hub is retained on the same side relative to the machine carrier. An advantage is considered that the proven bearing concepts with regard to the axle journal, the rotor blade hub and the bearing of the rotor blade hub can be used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das einstufige Getriebe der Rotorblattnabe als Vorsatzgetriebe ausgebildet und an einer dem Maschinenträger abgewandten Seite der Rotorblattnabe montiert. Durch diese Konstellation ist das einstufige Getriebe an der vorderen Stirnseite der Rotorblattnabe angeordnet. Das erleichtert nochmals den Zugang zum einstufigen Getriebe von außen, um dies zu warten, instandzusetzen oder auszutauschen. Ferner wird der Wechsel des einstufigen Getriebes und Austausch durch ein einstufiges Getriebe mit anderer Übersetzung bei unverändertem Generator zur Anpassung der Leistungsklasse der Windenergieanlage konstruktiv erleichtert. Dies führt zu einer größeren Gleichteilezahl über verschiedene Leistungsklassen von Windenergieanlagen hinweg und birgt Energievorteile hinsichtlich der Kosten, Fertigung und Lagerhaltung. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Hierbei zeigen: In a further preferred embodiment, the single-stage gearbox of the rotor blade hub is designed as an auxiliary gear and mounted on a side facing away from the machine carrier of the rotor blade hub. By this constellation, the single-stage transmission is arranged on the front end side of the rotor blade hub. This once again facilitates access to the single-stage gearbox from the outside for maintenance, repair or replacement. Furthermore, the change of the single-stage gearbox and replacement is facilitated by a single-stage gearbox with a different translation with an unchanged generator to adapt the power class of the wind turbine constructive. This leads to a greater degree of common part across different power classes of wind turbines and has energy advantages in terms of cost, manufacturing and warehousing. The invention will be described in more detail below with reference to the attached figures with reference to preferred embodiments. Hereby show:
Figur 1 eine schematische räumliche Ansicht einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung, Figur 2 eine schematische Querschnittansicht durch die Gondel der Windenergieanlage gemäß Figur 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel, und Figure 1 is a schematic perspective view of a wind turbine according to the invention, Figure 2 is a schematic cross-sectional view through the nacelle of the wind turbine according to Figure 1 in a first embodiment, and
Figur 3 eine schematische Querschnittansicht durch eine Gondel der erfindungsgemäßen Windenergieanlage aus Figur 1 einem zweiten Ausführungsbeispiel. Figure 3 is a schematic cross-sectional view through a nacelle of the wind turbine according to the invention of Figure 1 a second embodiment.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage 100 gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf dem Turm 102 auf. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 1 10 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb der Windenergieanlage 100 durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen Generatorrotor oder Läufer 1 15 (Figur 2) eines Generators 1 13 (Figur 2), welcher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 106 gekoppelt ist. Der elektrische Generator 1 13 ist in der Gondel 104 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Figure 1 shows a schematic representation of a wind turbine 100 according to the invention. The wind energy plant 100 has a tower 102 and a nacelle 104 on the tower 102. At the nacelle 104, an aerodynamic rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 1 10 is provided. During operation of the wind turbine 100, the aerodynamic rotor 106 is rotated by the wind and thus also rotates a generator rotor or rotor 15 (FIG. 2) of a generator 1 13 (FIG. 2) which is coupled directly or indirectly to the aerodynamic rotor 106 is. The electric generator 1 13 is arranged in the nacelle 104 and generates electrical energy.
In Figur 2 ist das Innenleben der Gondel 104 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die in Figur 1 gezeigten Rotorblätter 108 sind mit einer Rotorblattnabe 1 verbunden. Die Rotorblattnabe 1 ist drehbar auf einem Achszapfen 1 12 gelagert. Die Rotorblattnabe 1 weist ein einstufiges Getriebe 3 auf, welches über einen korrespondierenden Anschluss 5 mit der Rotorblattnabe 1 verbunden ist. Das einstufige Getriebe 3 weist abtriebsseitig einen Anschlussabschnitt 7 auf, an welchem das einstufige Getriebe 3 mit einer Hauptwelle 1 1 1 der Windenergieanlage 104 drehfest gekoppelt ist. Die Hauptwelle 1 1 1 bildet den Triebstrang zu dem Generator 1 13 aus. FIG. 2 shows the interior of the nacelle 104 according to a first exemplary embodiment. The rotor blades 108 shown in FIG. 1 are connected to a rotor blade hub 1. The rotor blade hub 1 is rotatably mounted on a journal 1 12. The rotor blade hub 1 has a single-stage gearbox 3, which is connected to the rotor blade hub 1 via a corresponding connection 5. On the output side, the single-stage gearbox 3 has a connection section 7, on which the single-stage gearbox 3 is non-rotatably coupled to a main shaft 1 1 1 of the wind energy plant 104. The main shaft 1 1 1 forms the drive train to the generator 1 13.
Das einstufige Getriebe 3 weist ein Hohlrad 9 auf. Ein Planetenträger 1 1 wird mittels einer Anzahl von Planetenrädern 13, die in Eingriff mit dem Hohlrad stehen, relativ zu dem Hohlrad 9 bewegt. Hierdurch wird ein Sonnenrad 15 des einstufigen Getriebes 3, welches den Anschlussabschnitt zur Hauptwelle 1 1 1 aufweist, übersetzt angetrieben. Vorzugsweise liegt die Übersetzung des einstufigen Getriebes im Bereich von 1 :2,5 bis 1 : 5. Die Hauptwelle 1 1 1 ist durch den Achszapfen 1 12 und einen Maschinenträger 1 14 der Windenergieanlage 100 hindurchgeführt und drehfest mit dem Generatorrotor 115 des Generators 1 13 verbunden. Der Generatorrotor 1 15 wird relativ zu einem Stator 1 17 umlaufend mittels der Nabe 1 angetrieben, wobei das einstufige Getriebe 3 eine moderate Übersetzung und Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Generatorrotors 1 15 relativ zur Rotorblattnabe 1 herbeiführt. The single-stage transmission 3 has a ring gear 9. A planetary carrier 1 1 is moved relative to the ring gear 9 by means of a number of planet gears 13, which are in engagement with the ring gear. As a result, a sun gear 15 of the single-stage transmission 3, which has the connection section to the main shaft 1 1 1, driven translated. Preferably, the ratio of the single-stage transmission is in the range of 1: 2.5 to 1: 5. The main shaft 1 1 1 is passed through the journal 1 12 and a machine frame 1 14 of the wind turbine 100 and rotatably connected to the generator rotor 115 of the generator 1 13. The generator rotor 1 15 is driven relative to a stator 1 17 circumferentially by means of the hub 1, wherein the single-stage gearbox 3 causes a moderate translation and increase the rotational speed of the generator rotor 1 15 relative to the rotor blade hub 1.
In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der Generator 1 13 relativ zu dem Maschinenträger 1 14 gegenüberliegend zu der Rotorblattnabe 1 angeordnet. Der Generator 1 13 ist mittels eines ersten Anschlussflansches 1 19 an dem Maschinenträger 114 befestigt, während der die Rotorblattnabe 1 lagernde Achszapfen 1 12 an einem gegenüberliegenden zweiten Anschlussflansch 1 18 an den Maschinenträger 1 14 angebunden ist. Der Maschinenträger 1 14 ist, vorzugsweise mittels einer (nicht dargestellten) Drehverbindung, mit dem Turm 102 verbunden. Mit dem Bezugszeichen A ist die Rotationsachse der Rotorblattnabe 1 und des Generatorrotors 1 15 gekennzeich- net. In the embodiment shown in FIG. 2, the generator 1 13 is arranged relative to the machine carrier 1 14 opposite the rotor blade hub 1. The generator 1 13 is fastened to the machine carrier 114 by means of a first connecting flange 1 19, while the axle journal 1 12 supporting the rotor blade hub 1 is connected to the machine carrier 1 14 at an opposite second connecting flange 1 18. The machine carrier 1 14 is connected to the tower 102, preferably by means of a rotary connection (not shown). With the reference numeral A, the axis of rotation of the rotor blade hub 1 and the generator rotor 1 15 is gekennzeich- net.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist das einstufige Getriebe an dem Sonnenrad 15 mittels eines ersten Anschlussabschnitts 7 mit der Hauptwelle verbunden, und das Hohlrad 9 ist mittels eines zweiten Anschlussabschnitts 17 mit dem Achszapfen 112 drehfest verbunden, so dass sich das Hohlrad 9 nicht um die Achse A dreht. Der Planetenträger 1 1 rotiert infolge der Verbindung an dem Anschluss 5 mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie die mit der Rotorblattnabe 1 verbundenen Rotorblätter um die Achse A. Mittels der Planetenräder 13 wird eine Getriebeübersetzung auf das Sonnenrad 15 bewirkt. In the embodiment according to FIG. 2, the single-stage gear is connected to the sun gear 15 by means of a first connecting section 7 with the main shaft, and the ring gear 9 is connected in a rotationally fixed manner to the axle journal 112 by means of a second connecting section 17, so that the ring gear 9 does not rotate around the ring gear Axis A turns. The planet carrier 1 1 rotates due to the connection to the terminal 5 at the same rotational speed as the rotor blades connected to the rotor blade 1 about the axis A. By means of the planet gears 13, a gear ratio is effected on the sun gear 15.
Figur 3 ähnelt strukturell dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2, insbesondere bezüglich der Anordnung des Generators 1 13 relativ zu der Rotorblattnabe 1 auf unterschiedlichen Seiten des Maschinenträgers 1 14. Was das Ausführungsbeispiel der Figur 3 von dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 unterscheidet, ist die Anbindung des einstufigen Getriebes 3. In der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist das Hohlrad 9 direkt mittels des Anschlussabschnitts 5 mit der Rotorblattnabe 1 verbunden und mit diese synchronisiert, während der Planetenträger 1 1 mittels des zweiten Anschlussabschnitts 17 mit dem Achszapfen 1 12 verbunden und somit festgelegt ist. In dieser Variante wird über eine Rotation des Hohlrades 9 und eine Rotation der ansonsten stationären Planetenräder 13 eine Übersetzung auf das Sonnenrad 15 bewirkt, welches die Hauptwelle 1 1 1 mit im Vergleich zu der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorblätter 108 erhöhten Geschwindigkeit antreibt. FIG. 3 structurally resembles the exemplary embodiment according to FIG. 2, in particular with regard to the arrangement of the generator 1 13 relative to the rotor blade hub 1 on different sides of the machine carrier 1 14. What distinguishes the embodiment of FIG. 3 from the embodiment of FIG. 2 is the connection of the single-stage Gearbox 3. In the embodiment according to FIG. 3, the ring gear 9 is connected directly to the rotor blade hub 1 by means of the connection section 5 and synchronized therewith, while the planet carrier 11 is connected to the axle journal 12 by means of the second connection section 17 and thus fixed. In this variant, a translation of the sun gear 15 is effected via a rotation of the ring gear 9 and a rotation of the otherwise stationary planet gears 13, which the Main shaft 1 1 1 with increased compared to the rotational speed of the rotor blades 108 speed.
In beiden Ausführungsbeispielen gemäß Figur 2 und Figur 3 ist das einstufige Getriebe 3 als Vorsatzgetriebe 10 stirnseitig an der Rotorblattnabe 1 angeordnet und somit ohne Beeinflussung des übrigen Triebstrangs jederzeit von der Stirnseite her zugänglich. In both embodiments according to Figure 2 and Figure 3, the single-stage gear 3 is arranged as a front-end gear 10 on the rotor blade hub 1 and thus accessible without affecting the remaining drive train at any time from the front side.
Wie vorstehend ausführlich erläutert wurde, ermöglicht der Einsatz des einstufigen Getriebes 3, insbesondere in seiner Ausführungsform als Vorsatzgetriebe 10, das unkomplizierte Anpassen der jeweils erforderlichen Übersetzung an die Aufstellbedingungen und die gewünschte Leistungsklasse der Windenergieanlage 100, wobei verschiedenen Übersetzungen in Verbindung mit immer demselben Generator 1 13 zu unterschiedlicher Energieausbeute führen können. Im Vergleich zu einem direkten Antrieb ohne Übersetzung können für die gleiche Leistungsklasse kleinere Generatoren verwendet werden, was massive Einsparungen hinsichtlich der Kosten und des Gewichts der Windenergieanlage 100, insbesondere der Gondel 104 mit sich bringt. Auch die Montagekosten, insbesondere in Verbindung mit den hierfür benötigten Kränen und der Montagezeit sinken aufgrund der Verwendung des einstufigen Getriebes 3, da geringere Lasten zur Gondel 104 der Windenergieanlage 100 hinauf befördert werden müssen. As explained in detail above, the use of the single-stage gearbox 3, in particular in its embodiment as a front-mounted gear 10, enables the uncomplicated adaptation of the respectively required gear ratio to the installation conditions and the desired power class of the wind energy plant 100, wherein different translations in connection with always the same generator 1 13 can lead to different energy yield. Compared to a direct drive without translation smaller generators can be used for the same power class, which brings massive savings in terms of the cost and weight of the wind turbine 100, in particular the gondola 104 with it. The assembly costs, in particular in connection with the cranes required for this purpose and the assembly time decrease due to the use of the single-stage gearbox 3, since lower loads to the nacelle 104 of the wind turbine 100 must be transported up.

Claims

Ansprüche claims
1. Rotorblattnabe (1 ) für eine Windenergieanlage (100), mit 1. rotor blade hub (1) for a wind turbine (100), with
einem Anschlussabschnitt zur drehmomentübertragenden Kopplung der Rotorblattnabe (1 ) mit einer Hauptwelle der Windenergieanlage (100), a connection section for the torque-transmitting coupling of the rotor blade hub (1) to a main shaft of the wind energy plant (100),
wobei die Rotorblattnabe (1 ) ein einstufiges Getriebe (3) aufweist, welches antriebsseitig drehfest an der Rotorblattnabe (1 ) montiert ist, und abtriebsseitig den Anschlussabschnitt (7) aufweist, wherein the rotor blade hub (1) has a single-stage gearbox (3) which is mounted on the rotor side on the rotor side (2) so as to be rotationally fixed on the drive side, and has the connection section (7) on the output side,
dadurch gekennzeichnet, dass das einstufige Getriebe (3) der Rotorblattnabe (1 ) als Vorsatzgetriebe ausgebildet ist und an einer vom Maschinenträger abgewandten Seite der Rotorblattnabe (1 ) montiert ist. characterized in that the single-stage gear (3) of the rotor blade hub (1) is designed as an auxiliary gear and is mounted on a side facing away from the machine carrier side of the rotor blade hub (1).
2. Rotorblattnabe (1 ) nach Anspruch 1 , 2. rotor blade hub (1) according to claim 1,
wobei das einstufige Getriebe (3) als Planetengetriebe ausgebildet ist, das ein Sonnenrad (15), einen Planetenträger (1 1 ) mit einer Anzahl von Planetenrädern (13), und ein Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder (13) mit dem Sonnenrad (15) und mit dem Hohlrad (9) in Eingriff stehen. wherein the single-stage gear (3) is designed as a planetary gear, which has a sun gear (15), a planet carrier (1 1) with a number of planetary gears (13), and a ring gear, wherein the planet gears (13) with the sun gear (15 ) and with the ring gear (9) are engaged.
3. Rotorblattnabe (1 ) nach Anspruch 2, 3. rotor blade hub (1) according to claim 2,
wobei das Sonnenrad (15) des Planetengetriebes abtriebsseitig drehfest mit dem Anschlussabschnitt (7) verbunden ist. wherein the sun gear (15) of the planetary gear on the output side rotatably connected to the connection portion (7).
4. Rotorblattnabe (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, 4. rotor blade hub (1) according to claim 2 or 3,
wobei der Planetenträger (1 1 ) des Planetengetriebes antriebsseitig drehfest mit der Rotorblattnabe (1 ) verbunden ist. wherein the planet carrier (1 1) of the planetary gear drive side rotatably connected to the rotor blade hub (1).
5. Rotorblattnabe (1 ) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, 5. rotor blade hub (1) according to one of claims 3 or 4,
wobei der Anschlussabschnitt (7) ein erster Anschlussabschnitt (7) ist, und das Hohlrad (9) einen zweiten Anschlussabschnitt (17) zur drehfesten Verbindung mit einem Achszapfen (1 12) der Windenergieanlage (100) aufweist. wherein the connection section (7) is a first connection section (7), and the ring gear (9) has a second connection section (17) for non-rotatable connection to a journal (1 12) of the wind turbine (100).
6. Rotorblattnabe (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, 6. rotor blade hub (1) according to claim 2 or 3,
wobei der Anschlussabschnitt ein erster Anschlussabschnitt (7) ist, und der Planetenträger (1 1 ) einen zweiten Anschlussabschnitt (17) zur drehfesten Verbindung mit einem Achszapfen (1 12) der Windenergieanlage (100) aufweist. wherein the connection portion is a first connection portion (7), and the planet carrier (1 1) has a second connection portion (17) for non-rotatable connection with a journal (1 12) of the wind turbine (100).
7. Rotorblattnabe (1 ) nach Anspruch 2, 3 oder 6, wobei das Hohlrad (9) des Planetengetriebes antriebsseitig drehfest mit der Rotorblattnabe (1 ) verbunden ist. 7. rotor blade hub (1) according to claim 2, 3 or 6, wherein the ring gear (9) of the planetary gear drive side rotatably connected to the rotor blade hub (1).
8. Rotorblattnabe (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das einstufige Getriebe (3) als Magnetgetriebe ausgebildet ist, welches anstelle des Sonnenrades (15) einen inneren permanentmagnetischen Ring, anstelle des Planetenträgers (1 1 ) einen ferromagnetischen Zwischenring, und anstelle des Hohlrades (9) einen äußeren permanentmagnetischen Ring aufweist. 8. rotor blade hub (1) according to one of claims 2 to 7, wherein the single-stage gear (3) is designed as a magnetic transmission, which instead of the sun gear (15) an inner permanent magnetic ring, instead of the planet carrier (1 1) a ferromagnetic intermediate ring, and instead of the ring gear (9) has an outer permanent magnetic ring.
9. Windenergieanlage (100), mit einer Rotorblattnabe (1 ), einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Generator (1 13) einen Generatorrotor (1 15) und einen Generatorstator aufweist, wobei der Generatorrotor (1 15) und die Rotorblattnabe (1 ) mit einer Hauptwelle (1 1 1 ) gekoppelt ist, 9. Wind energy plant (100), with a rotor blade hub (1), a generator for generating electrical energy, wherein the generator (1 13) comprises a generator rotor (1 15) and a generator stator, wherein the generator rotor (1 15) and the rotor blade hub ( 1) is coupled to a main shaft (1 1 1),
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattnabe (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist. characterized in that the rotor blade hub (1) is designed according to one of the preceding claims.
10. Windenergieanlage (100) nach Anspruch 9, 10. Wind energy plant (100) according to claim 9,
wobei der Generator (1 13) als Synchrongenerator ausgebildet ist. wherein the generator (1 13) is designed as a synchronous generator.
11. Windenergieanlage (100) nach Anspruch 9 oder 10, 11. Wind energy plant (100) according to claim 9 or 10,
mit einem Maschinenträger (1 14), wobei die Rotorblattnabe (1 ) auf einer ersten Seite des Maschinenträgers angeordnet ist, der Generator (1 13) auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Maschinenträgers angeordnet ist, und die Hauptwelle (1 1 1 ), die vorzugsweise eine Hohlwelle ist, durch den Maschinenträger hindurch geführt und drehfest mit dem Generatorrotor (1 15) verbunden ist. with a machine carrier (1 14), wherein the rotor blade hub (1) is arranged on a first side of the machine frame, the generator (1 13) is arranged on an opposite second side of the machine frame, and the main shaft (1 1 1), preferably a hollow shaft is passed through the machine frame and rotatably connected to the generator rotor (1 15) is connected.
12. Windenergieanlage (100) nach Anspruch 9 oder 10, 12. Wind energy plant (100) according to claim 9 or 10,
mit einem Maschinenträger (1 14) und einem Achszapfen (1 12), wobei der Generator (1 13) als Generatormodul direkt an dem Maschinenträger montiert ist, der Achszapfen (1 12) an dem Generatormodul oder an dem Maschinenträger montiert ist, und die Rotorblattnabe (1 ) drehbar auf dem Achszapfen (1 12) gelagert wird. with a machine carrier (1 14) and a journal (1 12), wherein the generator (1 13) is mounted as a generator module directly to the machine frame, the axle journal (1 12) is mounted on the generator module or on the machine frame, and the rotor blade hub (1) is rotatably mounted on the journal (1 12).
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