EP3669443A1 - Windenergieanlagengenerator sowie nutenverschlusskeil dafür und windenergieanlage damit - Google Patents

Windenergieanlagengenerator sowie nutenverschlusskeil dafür und windenergieanlage damit

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EP3669443A1
EP3669443A1 EP18756187.3A EP18756187A EP3669443A1 EP 3669443 A1 EP3669443 A1 EP 3669443A1 EP 18756187 A EP18756187 A EP 18756187A EP 3669443 A1 EP3669443 A1 EP 3669443A1
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EP
European Patent Office
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generator
wind turbine
teeth
rotor
stator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18756187.3A
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English (en)
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 EP3669443A1 publication Critical patent/EP3669443A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
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    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • Wind turbine generator as well as slot wedge for it and wind turbine with it
  • the invention relates to wind turbine generators, ie generators of wind turbines, and Nutenver gleichkeile for grooves of wind turbine generators.
  • wind turbine generators have a generator stator, that is to say a stator of the wind turbine generator, and a generator rotor, that is to say a rotor of a wind turbine generator.
  • the generator rotor is driven by an aerodynamic rotor with rotor blades and thus rotates with respect to the generator stator.
  • the generator rotor and the generator stator have windings which are arranged in grooves of the generator rotor and the generator stator in order to generate electrical energy from the rotational energy.
  • the windings are arranged around teeth, which are each arranged between two grooves arranged.
  • an excitation field is generated, for example, with the windings of the generator rotor.
  • electrical energy is then generated in the windings of the generator stator.
  • a field of excitation namely a magnetic field
  • the magnetic field which changes as a result of the rotational movement, then induces a voltage in the windings of the stator, in which case a bundling of the magnetic flux through the teeth of the stator also takes place and amplifies the induction effect.
  • Object of the present invention is therefore to find a way to improve the efficiency of wind turbine generators.
  • the efficiency is reduced by obstructing the magnetic flux in the teeth
  • another object of the invention to impede the magnetic flux in the teeth of a generator stator or a generator rotor as little as possible when the grooves are closed with Nutenver gleichkeilen should.
  • the invention relates to a wind turbine generator with a rotation axis, a generator stator and a generator rotor.
  • the generator rotor is thus arranged to rotate about the axis of rotation.
  • the generator stator or the generator rotor or the generator stator and the generator rotor have teeth, between which grooves for receiving windings are formed.
  • grooves and teeth are alternately arranged in the circumferential direction of the generator stator or of the generator rotor.
  • each tooth lies between two grooves.
  • One, several or all teeth further each have at least one recess for each of the two adjacent to the corresponding tooth grooves.
  • Each tooth thus forms two side surfaces which are each directed in the direction of one of the corresponding adjacent grooves. The side surfaces can thus be viewed as an interface between the tooth and a groove.
  • a recess may also be referred to as a depression, notch and the like.
  • the recesses of a tooth are arranged at different grooves at different distances from the axis of rotation of the wind turbine generator. Accordingly, a tooth has, for example, a recess to an adjacent groove, which has a distance from the axis of rotation, which is different from the distance of a further recess of the tooth to the other adjacent groove.
  • a beginning and an end of a recess to a first groove in a tooth are closer to the axis of rotation than a beginning and an end of a recess on the other side of the tooth to the second groove.
  • the teeth and grooves thus run parallel to the axis of rotation.
  • Each tooth has two side surfaces which essentially describe one plane, with the exception of the recesses. The planes each run parallel to the axis of rotation and are substantially perpendicular to the axis of rotation. The recesses thus also run parallel to the axis of rotation in the side surfaces.
  • the recesses can thus also be referred to as a kind of depression in the side surface and have, for example, a round, trough-shaped or angular cross-section.
  • the beginning of a recess may be referred to as the area of the recess in which, viewed radially outward from the axis of rotation, the recess begins in the otherwise planar side surface and the end of the recess may be referred to as the area of the recess in which, of the axis of rotation viewed radially outwards, the recess ends and thus corresponds to the transition to the flat side surface.
  • a recess can thus be seen as a parallel line on a side surface to the axis of rotation, which is closer to the axis of rotation than the end of the recess, which can also be seen as a line parallel to the axis of rotation. Between these lines, the side surface therefore has a recess.
  • the recess may also have the cross-sectional shape of half a drop.
  • constrictions are thus provided by the recesses in the teeth of the generator stator and / or the generator rotor, whereby the constriction of the magnetic flux is minimized by their asymmetrical arrangement.
  • the teeth are made of sheet metal packets.
  • Sheet metal packages correspond to stacked metal sheets, which are stacked one above the other, particularly in the axial direction. The sheet metal packages reduce eddy current losses.
  • each second recess is arranged at the same distance from the axis of rotation. That is, the starts of each second recess are equidistant from the axis of rotation, and the ends of each second recess are at the same distance from the axis of rotation.
  • the sheets for forming the metal sheet packets for the teeth can be produced by the same punching die, so that the production outlay is reduced.
  • the generator stator to form coils, which are preformed and are inserted into the grooves of the generator stator.
  • the teeth of the generator stator on the recesses.
  • the generator is equipped with pole shoes, which are also referred to as teeth, but have a special shape and each comprise a pole shaft and a pole head.
  • the windings are arranged in the region of the pole shank and are held in the groove solely on account of the pole head, which is wider in relation to the pole shank. The generator rotor is thus aus brieflyungslos, so executed without the said recesses.
  • Such an arrangement serves, on the one hand, to generate an exciting field, which is provided with the generator rotor, thanks to the pole pieces, so that the field lines are ideally distributed to the generator stator, at the same time shaping coils can be used in the generator stator and the windings of the generator rotor and the generator stator also be held securely in the grooves.
  • each groove of the generator stator and / or each groove of the generator rotor each have a Nutenver gleichkeil.
  • the invention relates to a Nutenver gleichkeil, in particular for a wind turbine generator according to one of the aforementioned embodiments.
  • the grooved key has two side surfaces and is adapted to be secured to the side surfaces between two teeth, that is, in the groove between two teeth, a generator stator and / or a generator rotor of a wind turbine generator.
  • the side surfaces of the Nutenver gleichkeils each have a projection to engage in recesses of the teeth of a generator stator and / or a generator rotor.
  • the projections are arranged asymmetrically on the side surfaces.
  • the Nutenver gleichkeil used for secure attachment of windings of a generator rotor or a generator stator said recesses in the teeth of the generator stator or generator rotor can be arranged thanks to the Nutenver gleichkeils that they have different distances to the axis of rotation of the wind turbine generator.
  • an improved magnetic flux namely a reduced constriction of the magnetic flux in the teeth over conventional teeth in conventional wind turbine generators is possible.
  • the grooved wedge thus makes it possible to provide a wind turbine generator with a comparatively higher efficiency, which additionally holds the winding securely in the groove.
  • the NutenverBankkeil is point symmetrical. That is, the projections are arranged so that the Nutenver gleichkeil has a point-symmetrical shape, in particular seen in cross-section.
  • the Nutenver gleichkeil can thus regardless of its orientation in a first direction, but also rotated by 180 degrees, in a second direction in a generator stator or in a generator rotor, namely in the grooves of the generator stator or the generator rotor, are used. When installing the NutenverBankkeile must therefore not be paid to their orientation.
  • the Nutenver gleichkeil is elastic and made of a flexible material.
  • the NutenverBankkeil therefore easier to use in the grooves, in particular with its projections in the corresponding recesses of the teeth, which lie laterally in a groove.
  • the Nutenver gleichkeil is made with an epoxy resin with metal components, in particular iron powder. This makes it possible that the magnetic flux is assisted in particular by the recesses filled with the projections.
  • the invention relates to a method for securing windings in grooves of a wind turbine generator according to one of the aforementioned embodiments with a Nutenver gleichkeil according to one of the aforementioned embodiments, wherein in at least one groove of a generator stator and / or a generator rotor, a Nutenverschlußkeile is introduced, so that projections of the Groove wedge in recesses of the two teeth delimiting the groove enter.
  • the invention relates to a wind energy plant with a Windenergyanlagengener nerator according to one of the aforementioned embodiments and a plurality of Nutenverschlußkeilen according to one of the aforementioned embodiments, wherein the Nutenver- wedge wedges are inserted into grooves of the generator stator and / or the generator rotor, so that projections of the NutenverBankkeils in recesses enter the two limiting the respective groove teeth.
  • FIG. 2 shows a wind turbine generator
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a portion of the wind turbine generator
  • Fig. 4 grooves and teeth of a generator stator
  • FIG. 5 shows a Nutenver gleichkeil.
  • FIG. 1 shows a wind energy plant 100 with a tower 102 and a nacelle 104.
  • An aerodynamic rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 110 is arranged on the nacelle 104.
  • the rotor 106 is set in rotation by the wind in rotation and thereby drives a generator in the nacelle 104 at.
  • Figure 2 shows a generator, which can also be called wind turbine generator 130, schematically in a side view.
  • the wind turbine generator 130 has a stator, which can also be called a generator stator 132, and a rotatably mounted electrodynamic rotor, which can also be called a generator rotor 134.
  • the wind turbine generator 130 is attached to the generator stator 132 via a journal 136 to a machine frame 138.
  • the generator stator 132 has a stator support 140 and stator lamination packages 142, which form stator poles of the generator 130 and are fastened to the stator support 140 via a stator ring 144.
  • the generator rotor 134 has rotor pole shoes 146, which form the rotor poles and are mounted on the axle journal 136 rotatably about the axis of rotation, which can also be called rotation axis 152, via a rotor carrier 148 and bearing 150.
  • the stator laminations 142 and rotor pole pieces 146 separate only a narrow air gap 154, which is a few millimeters thick, in particular less than 6 mm, but has a diameter of several meters, in particular more than 4 m.
  • the stator lamination packages 142 and the rotor pole shoes 146 each form a ring and together are also ring-shaped, so that the generator 130 is a ring generator.
  • the generator rotor 134 of the wind turbine generator 130 rotates together with the rotor hub 156 of the aerodynamic rotor, of which projections of rotor blades 158 are indicated.
  • Fig. 3 shows the wind turbine generator 130 in an enlarged view fragmentary in a front view.
  • the generator stator 132 is partially visible.
  • the generator stator 132 has teeth 30, between which grooves 32 are arranged.
  • the teeth 30 have side surfaces 34 which bound the teeth 30 to the grooves 32.
  • a respective recesses 36 is arranged in each side surface 34 of the teeth 30 .
  • For each tooth 30, its two recesses 36 have a different distance 35 from the axis of rotation 152.
  • a generator rotor 134 is provided, which has Poi vers 146, around the windings 38 are wound around.
  • Each pole piece 146 has a pole head 40 and a pole shank 42. The windings 38 of the generator rotor 134 are held firmly in position on the pole shank 42, since the pole head 40 is wider in relation to the pole shank 42 and thus prevents the windings 38 slipping radially outward.
  • Fig. 4 shows the generator stator 132 further increased, so that only three grooves 32 can be seen.
  • form coils 46 which are shown by way of example in section, are now shown in the grooves 32.
  • the grooves 32 are closed by Nutenver gleichkeile 48.
  • the Nutenver gleichkeile 48 projections 50 which engage positively in the recesses 36.
  • Fig. 5 shows a Nutenver gleichkeil 48 with two projections 50 in an enlarged view.
  • the projections 50 are arranged asymmetrically on the side surfaces 52, 54 of the Nutenver gleichkeils 48.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Windenergieanlagengenerator (130) mit einer Rotationsachse (152), einem Generatorstator (132) und einem Generatorrotor (134). Der Generatorstator (132) und/oder der Generatorrotor (134) weist Zähne (30) auf, zwischen denen Nuten (32) zur Aufnahme von Wicklungen (38, 46) angeordnet sind, sodass jeder Zahn (30) zwischen zwei Nuten (32) angeordnet ist und mehrere oder alle Zähne (30) jeweils mindestens eine Ausnehmung (36) zu jeder der beiden Nuten (32) aufweist. Die Ausnehmungen (36) zu unterschiedlichen Nuten (32) eines Zahns (30) weisen dabei unterschiedliche Abstände zur Rotationsachse (152) des Windenergieanlagengenerators (130) auf. Ferner betrifft die Erfindung einen Nutenverschlusskeil (48) für einen Windenergieanlagengenerator (130), ein Verfahren zum Sichern von Wicklungen (38, 46) in Nuten (32) eines Windenergieanlagengenerators (130) sowie eine Windenergieanlage (100).

Description

Windenergieanlagengenerator sowie Nutenverschlusskeil dafür und Windenergieanlage damit
Die Erfindung betrifft Windenergieanlagengeneratoren, also Generatoren von Windenergieanlagen, sowie Nutenverschlusskeile für Nuten von Windenergieanlagengeneratoren.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Windenergieanlagengeneratoren einen Generatorstator, also einen Stator des Windenergieanlagengenerators, und einen Gene- ratorrotor, also einen Rotor eines Windenergieanlagengenerators, aufweisen. Der Generatorrotor wird durch einen aerodynamischen Rotor mit Rotorblättern angetrieben und rotiert somit gegenüber dem Generatorstator.
Der Generatorrotor sowie der Generatorstator weisen Wicklungen auf, die in Nuten des Generatorrotors und des Generatorstators angeordnet sind, um elektrische Energie aus der Rotationsenergie zu erzeugen. Die Wicklungen sind um Zähne herum, die jeweils zwischen zwei Nuten angeordnet sind, angeordnet.
Zum Erzeugen elektrischer Energie wird beispielsweise mit den Wicklungen des Generatorrotors ein Erregerfeld erzeugt. Durch die Rotation des Rotors wird daraufhin elektrische Energie in die Wicklungen des Generatorstators erzeugt. Mit den Erregerwicklungen wird demnach ein Erregerfeld, nämlich ein magnetisches Feld, erzeugt, das zu einem magnetischen Fluss durch die Zähne des Rotors führt. Das magnetische Feld, das sich durch die Drehbewegung verändert, induziert dann in die Wicklungen des Stators eine Spannung, wobei auch hier eine Bündelung des magnetischen Flusses durch die Zähne des Stators erfolgt und den Induktionseffekt verstärkt. Ferner sind aus dem Stand der Technik Nutenverschlusskeile bekannt, die nach Einlegen der Wicklungen in die Nuten eingetrieben werden, um die Wicklungen sicher in den Nuten zu halten. Zum Halten der Nutenverschlusskeile in den Nuten weisen die Nutenverschlusskeile häufig Vorsprünge und die Zähne entsprechende Ausnehmungen auf. Es wurde vorliegend erkannt, dass diese Ausnehmungen jedoch den magnetischen Fluss durch die Zähne behindern, sodass der Wirkungsgrad derartiger Generatoren reduziert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu finden, um den Wirkungsgrad von Windenergieanlagengeneratoren zu verbessern. Insbesondere ist es vor dem Hintergrund der Erkenntnis, dass der Wirkungsgrad durch Behinderung des magnetischen Flusses in den Zähnen reduziert wird, weitere Aufgabe der Erfindung, den magnetischen Fluss in den Zähnen eines Generatorstators oder eines Generatorrotors so wenig wie möglich zu behindern, wenn die Nuten mit Nutenverschlusskeilen verschlossen werden sollen.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: US 2009/0152976 A1 und JP S58-186760 U.
Hierzu betrifft die Erfindung einen Windenergieanlagengenerator mit einer Rotationsach- se, einem Generatorstator und einem Generatorrotor. Der Generatorrotor ist demnach eingerichtet, um die Rotationsachse zu rotieren. Der Generatorstator oder der Generatorrotor oder der Generatorstator und der Generatorrotor weisen Zähne auf, zwischen denen Nuten zur Aufnahme von Wicklungen gebildet sind. Vorzugsweise sind demnach abwechselnd Nuten und Zähne in Umfangsrichtung des Generatorstators oder des Gene- ratorrotors gesehen angeordnet. Somit liegt jeder Zahn jeweils zwischen zwei Nuten.
Einer, mehrere oder alle Zähne weisen ferner jeweils mindestens eine Ausnehmung zu jeweils jeder der beiden neben dem entsprechenden Zahn liegenden Nuten auf. Jeder Zahn bildet somit zwei Seitenflächen, die jeweils in Richtung auf eine der entsprechend benachbarten Nuten gerichtet sind. Die Seitenflächen können somit jeweils als Grenzflä- che zwischen dem Zahn und einer Nut angesehen werden. Eine Ausnehmung kann auch als Vertiefung, Einkerbung und dgl. bezeichnet werden.
Erfindungsgemäß sind die Ausnehmungen eines Zahns zu unterschiedlichen Nuten in unterschiedlichen Abständen zur Rotationsachse des Windenergieanlagengenerators angeordnet. Ein Zahn weist demnach beispielsweise eine Ausnehmung zu einer benach- barten Nut auf, die einen Abstand zur Rotationsachse aufweist, der unterschiedlich zum Abstand einer weiteren Ausnehmung des Zahns zur anderen benachbarten Nut ist.
Somit ist gemäß einer ersten Ausführungsform zumindest ein Beginn einer ersten Ausnehmung eines Zahns zu einer Seite mit einer ersten Nut näher an der Rotationsachse als ein Beginn einer zweiten Ausnehmung auf der gegenüberliegenden Seite zur anderen Nut. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegen ein Beginn und ein Ende einer Ausnehmung zu einer ersten Nut in einem Zahn näher an der Rotationsachse als ein Beginn und ein Ende einer Ausnehmung auf der anderen Seite des Zahns zur zweiten Nut. Die Zähne und Nuten verlaufen somit parallel zur Rotationsachse. Jeder Zahn weist zwei Seitenflachen auf, die im Wesentlichen - bis auf die Ausnehmungen - jeweils eine Ebene beschreiben. Die Ebenen verlaufen jeweils parallel zur Rotationsachse und stehen im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse. Die Ausnehmungen verlaufen demnach ebenfalls parallel zur Rotationsachse in den Seitenflächen.
Die Ausnehmungen können somit auch als eine Art Vertiefung in der Seitenfläche bezeichnet werden und weisen beispielsweise einen runden, wannenförmigen oder eckigen Querschnitt auf. Der Beginn einer Ausnehmung kann als der Bereich der Ausnehmung bezeichnet werden, bei dem, von der Rotationsachse radial nach außen gesehen, die Vertiefung in der ansonsten ebenen Seitenfläche beginnt und das Ende der Ausnehmung kann als der Bereich der Ausnehmung bezeichnet werden, bei dem, von der Rotationsachse radial nach außen gesehen, die Vertiefung endet und somit dem Übergang zur ebenen Seitenfläche entspricht.
Der Beginn einer Ausnehmung kann somit als parallele Linie auf einer Seitenfläche zur Rotationsachse gesehen werden, die näher an der Rotationsachse liegt als das Ende der Ausnehmung, das ebenfalls als zur Rotationsachse parallele Linie gesehen werden kann. Zwischen diesen Linien weist die Seitenfläche demnach eine Ausnehmung auf. Vorzugsweise kann die Ausnehmung auch die Querschnittsform eines halben Tropfens aufweisen. Vorteilhafterweise sind somit zwar Einschnürungen durch die Ausnehmungen in den Zähnen des Generatorstators und/oder des Generatorrotors vorgesehen, wobei durch deren asymmetrische Anordnung die Einschnürung des magnetischen Flusses minimiert wird.
Es ist somit dank der Ausnehmungen möglich einen Nutenverschlusskeil fest und somit sicher in einer Nut zu befestigen, da die Ausnehmungen dienen, um Vorsprünge des Nutenverschlusskeils aufzunehmen. Ein Nutenverschlusskeil wird somit in der Nut formschlüssig gegen ein Verrutschen in radialer Richtung gesichert. Gleichzeitig wird jedoch davon abgesehen, die Ausnehmungen symmetrisch im Zahn vorzusehen, sodass eine Engstelle, die durch in gleicher Höhe des Zahns angeordnete Ausnehmungen im Zahn verhindert wird, die entsprechend den Fluss stark einschnüren würde.
Durch Versetzen der Ausnehmungen eines Zahns zueinander, also der asymmetrischen Anordnung der Ausnehmungen, erfolgt zwar auch eine geringe Einschnürung des mag- netischen Flusses, der jedoch gegenüber der symmetrischen Anordnung der Ausnehmungen um im Wesentlichen 50 % reduziert ist. Die Feldlinien, die im Wesentlichen radial zur Rotationsachse verlaufen, können somit dank der Erfindung vorteilhaft durch den Zahn verlaufen. Zusätzlich bringen die Ausnehmungen in den Zahnen gegenüber Vorsprüngen in den Zähnen, die ebenfalls zur Sicherung eines Nutenverschlusskeils verwendet werden könnten und keine Einschnürung der Feldlinien verursachen würden, den Vorteil, dass die Nut an sich nicht verengt wird und somit vorgeformte Spulen in die Nuten eingesetzt werden können, die die Nuten vollständig ausfüllen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Zahne aus Metallblechpaketen hergestellt. Metallblechpakete entsprechen gestapelten Metallblechen, die insbesondere in axialer Richtung übereinander gestapelt sind. Durch die Metallblechpakete werden Wirbelstromverluste reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in Umfangsrichtung des Generatorstators und/oder des Generatorrotors gesehen jede zweite Ausnehmung mit dem gleichen Abstand von der Rotationsachse angeordnet. Das heißt, die Beginne jeder zweiten Ausnehmung weisen den gleichen Abstand von der Rotationsachse auf und die Enden jeder zweiten Ausnehmung weisen den gleichen Abstand von der Rotationsachse auf.
Hierdurch lassen sich trotz der asymmetrischen Anordnung der Ausnehmungen die Bleche zum Bilden der Metallblechpakete für die Zahne durch dieselbe Stanzform erzeugen, sodass der Produktionsaufwand reduziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Generatorstator Formspulen auf, die vorgeformt sind und in die Nuten des Generatorstators eingesetzt sind. Außerdem weisen die Zähne des Generatorstators die Ausnehmungen auf. Der Generator ist demgegen- über mit Polschuhen ausgestattet, die ebenfalls als Zähne bezeichnet werden, jedoch eine besondere Ausformung aufweisen und jeweils einen Polschaft und einen Polkopf umfassen. Bei den Polschuhen sind die Wicklungen im Bereich des Polschaftes angeordnet und werden allein aufgrund des Polkopfes, der gegenüber dem Polschaft breiter ist, in der Nut gehalten. Der Generatorrotor ist somit ausnehmungslos, also ohne die genannten Ausnehmungen ausgeführt. Eine derartige Anordnung dient einerseits, um ein Erregerfeld, das mit dem Generatorrotor zur Verfügung gestellt wird, dank der Polschuhe so zu erzeugen, dass die Feldlinien ideal auf den Generatorstator verteilt werden, wobei gleichzeitig Formspulen im Generatorstator eingesetzt werden können und die Wicklungen des Generatorrotors und des Generatorstators außerdem sicher in den Nuten gehalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jede Nut des Generatorstators und/oder jede Nut des Generatorrotors jeweils einen Nutenverschlusskeil auf.
Außerdem betrifft die Erfindung einen Nutenverschlusskeil, insbesondere für einen Wind- energieanlagengenerator nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Der Nuten- verschlusskeil weist zwei Seitenflächen auf, und ist eingerichtet, mit den Seitenflächen zwischen zwei Zähnen, also in der Nut zwischen zwei Zähnen, eines Generatorstators und/oder eines Generatorrotors eines Windenergieanlagengenerators befestigt zu werden. Die Seitenflächen des Nutenverschlusskeils weisen jeweils einen Vorsprung auf, um in Ausnehmungen der Zähne eines Generatorstators und/oder eines Generatorrotors einzugreifen. Die Vorsprünge sind asymmetrisch an den Seitenflächen angeordnet.
Somit dient der Nutenverschlusskeil zur sicheren Befestigung von Wicklungen eines Generatorrotors oder eines Generatorstators, wobei Ausnehmungen in den Zähnen des Generatorstators oder Generatorrotors dank des Nutenverschlusskeils so angeordnet sein können, dass diese unterschiedliche Abstände zur Rotationsachse des Windener- gieanlagengenerators aufweisen. Dadurch ist ein verbesserter magnetischer Fluss, nämlich eine verringerte Einschnürung des magnetischen Flusses, in den Zähnen gegenüber herkömmlichen Zähnen bei herkömmlichen Windenergieanlagengeneratoren möglich. Der Nutenverschlusskeil ermöglicht es somit, einen Windenergieanlagengenera- tor mit einem vergleichsweise höheren Wirkungsgrad bereitzustellen, der zusätzlich die Wicklung sicher in der Nut hält.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Nutenverschlusskeil punktsymmetrisch. Das heißt, die Vorsprünge sind so angeordnet, dass der Nutenverschlusskeil eine punktsymmetrische Form, insbesondere im Querschnitt gesehen, aufweist. Der Nutenverschlusskeil kann somit unabhängig von seiner Ausrichtung in einer ersten Richtung, aber auch um 180 Grad gedreht, in einer zweiten Richtung in einen Generatorstator oder in einen Generatorrotor, nämlich in die Nuten des Generatorstators oder des Generatorrotors, eingesetzt werden. Bei der Montage der Nutenverschlusskeile muss somit nicht auf deren Ausrichtung geachtet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Nutenverschlusskeil elastisch und aus einem flexiblen Material hergestellt. Der Nutenverschlusskeil lässt sich daher leichter in die Nuten, insbesondere mit seinen Vorsprüngen in die entsprechenden Ausnehmungen der Zähne, die seitlich in einer Nut liegen, einsetzen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Nutenverschlusskeil mit einem Epoxidharz mit Metallbestandteilen, insbesondere Eisenpulver, hergestellt. Hierdurch wird ermöglicht, dass der magnetische Fluss insbesondere durch die mit den Vorsprüngen ausgefüllten Ausnehmungen unterstützt wird.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Sichern von Wicklungen in Nuten eines Windenergieanlagengenerators nach einer der vorgenannten Ausführungsformen mit einem Nutenverschlusskeil nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei in mindestens eine Nut eines Generatorstators und/oder eines Generatorrotors ein Nuten- verschlusskeile eingebracht wird, sodass Vorsprünge des Nutenverschlusskeils in Ausnehmungen der beiden die Nut begrenzenden Zähne eintreten. Zudem betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage mit einem Windenergieanlagenge- nerator gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen sowie mehreren Nutenver- schlusskeilen nach einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei die Nutenver- schlusskeile in Nuten des Generatorstators und/oder des Generatorrotors eingebracht sind, sodass Vorsprünge des Nutenverschlusskeils in Ausnehmungen der beiden die jeweilige Nut begrenzenden Zähne eintreten.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele.
Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage,
Fig. 2 einen Windenergieanlagengenerator, Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs des Windenergieanlagengenerators,
Fig. 4 Nuten und Zähne eines Generatorstators und
Fig 5 einen Nutenverschlusskeil. Figur 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 1 10 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. Figur 2 zeigt einen Generator, der auch Windenergieanlagengenerator 130 genannt werden kann, schematisch in einer Seitenansicht. Der Windenergieanlagengenerator 130 weist einen Stator, der auch Generatorstator 132 genannt werden kann, und einen dazu drehbar gelagerten elektrodynamischen Rotor, der auch Generatorrotor 134 genannt werden kann, auf. Der Windenergieanlagengenerator 130 ist mit dem Generatorstator 132 über einen Achszapfen 136 an einem Maschinenträger 138 befestigt. Der Generatorstator 132 weist einen Statorträger 140 und Statorblechpakete 142 auf, die Statorpole des Generators 130 bilden und über einen Statorring 144 an dem Statorträger 140 befestigt sind.
Der Generatorrotor 134 weist Rotorpolschuhe 146 auf, die die Rotorpole bilden und über einen Rotorträger 148 und Lager 150 auf dem Achszapfen 136 drehbar um die Drehachse, die auch Rotationsachse 152 genannt werden kann, gelagert sind.
Die Statorblechpakete 142 und Rotorpolschuhe 146 trennt nur ein schmaler Luftspalt 154, der wenige Millimeter dick ist, insbesondere weniger als 6 mm, aber einen Durchmesser von mehreren Metern aufweist, insbesondere mehr als 4 m. Die Statorblechpake- te 142 und die Rotorpolschuhe 146 bilden jeweils einen Ring und sind zusammen auch ringförmig, so dass der Generator 130 ein Ringgenerator ist. Bestimmungsgemäß dreht sich der Generatorrotor 134 des Windenergieanlagengenerators 130 zusammen mit der Rotornabe 156 des aerodynamischen Rotors, von dem Ansätze von Rotorblättern 158 angedeutet sind. Fig. 3 zeigt den Windenergieanlagengenerator 130 in vergrößerter Darstellung ausschnittsweise in einer Frontansicht. Hierbei ist der Generatorstator 132 ausschnittsweise erkennbar. Der Generatorstator 132 weist Zähne 30 auf, zwischen denen Nuten 32 angeordnet sind. Die Zähne 30 weisen Seitenflächen 34 auf, die die Zähne 30 zu den Nuten 32 begrenzen. In jeder Seitenfläche 34 der Zähne 30 ist jeweils eine Ausnehmungen 36 angeordnet. Für jeden Zahn 30 gilt, dass seine beiden Ausnehmungen 36 einen unterschiedlichen Abstand 35 zur Rotationsachse 152 aufweisen. Außerdem ist ein Generatorrotor 134 vorgesehen, der Poischuhe 146 aufweist, um die Wicklungen 38 herumgewickelt sind. Jeder Polschuh 146 weist einen Polkopf 40 sowie einen Polschaft 42 auf. Die Wicklungen 38 des Generatorrotors 134 werden am Polschaft 42 fest in ihrer Position gehalten, da der Polkopf 40 breiter gegenüber dem Polschaft 42 ist und somit ein Abrutschen der Wicklungen 38 radial nach außen verhindert wird.
Fig. 4 zeigt den Generatorstator 132 weiter vergrößert, sodass lediglich noch drei Nuten 32 erkennbar sind. Gegenüber Fig. 3 sind nun im Schnitt exemplarisch dargestellte Formspulen 46 in die Nuten 32 dargestellt. Außerdem sind die Nuten 32 durch Nutenverschlusskeile 48 verschlossen. Hierbei weisen die Nutenverschlusskeile 48 Vorsprünge 50 auf, die in die Ausnehmungen 36 formschlüssig eingreifen.
Fig. 5 zeigt einen Nutenverschlusskeil 48 mit zwei Vorsprüngen 50 in vergrößerter Darstellung. Die Vorsprünge 50 sind an den Seitenflächen 52, 54 des Nutenverschlusskeils 48 asymmetrisch angeordnet.

Claims

Ansprüche
1. Windenergieanlagengenerator mit einer Rotationsachse (152), einem Generatorstator (132) und einem Generatorrotor (134), wobei der Generatorstator (132) und/oder der Generatorrotor (134) Zähne (30) aufweist, zwischen denen Nuten (32) zur Aufnahme von Wicklungen (38, 46) angeordnet sind, sodass jeder Zahn (30) zwischen zwei Nuten (32) angeordnet ist und mehrere oder alle Zahne (30) jeweils mindestens eine Ausnehmung (36) zu jeder der beiden Nuten (32) aufweist, wobei die Ausnehmungen (36) eines Zahns (30) zu unterschiedlichen Nuten (32) unterschiedliche Abstände zur Rotationsachse (152) des Windenergieanlagengenerators (130) aufweisen. 2. Windenergieanlagengenerator nach Anspruch 1 , wobei die Zähne (30) aus Metallblechpaketen hergestellt sind.
3. Windenergieanlagengenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Umfangsrichtung jede zweite Ausnehmung (36) den gleichen Abstand von der Rotationsachse (152) aufweist. 4. Windenergieanlagengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Generatorstator (132) Formspulen (46) aufweist, die vorgeformt sind, und die Zähne (30) des Generatorstators (132) Ausnehmungen (36) aufweisen, und der Generatorrotor (134) vorzugsweise ausnehmungslos ist.
5. Windenergieanlagengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Nut (32) des Generatorstators (132) und/oder jede Nut (32) des Generatorrotors
(134) jeweils einen Nutenverschlusskeil (48) umfasst.
6. Nutenverschlusskeil, insbesondere für einen Windenergieanlagengenerator (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nutenverschlusskeil (48) zwei Seitenflächen (52, 54) aufweist, um mit den Seitenflächen (52, 54) zwischen zwei Zähnen (30) eines Generatorstators (132) und/oder eines Generatorrotors (134) eines Windenergieanlagengenerators (130) befestigt zu werden, wobei die Seitenflächen (52, 54) des Nutenverschlusskeils (48) Vorsprünge (50) aufweisen, um in Ausnehmungen (36) der Zähne (30) einzugreifen, wobei die Vorsprünge (50) asymmetrisch an den Seitenflächen (52, 54) angeordnet sind.
7. Nutenverschlusskeii nach Anspruch 6, wobei der Nutenverschlusskeii (48) eine punktsymmetrische Form aufweist.
8. Nutenverschlusskeii nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Nutenverschlusskeii (48) aus einem flexiblen Material hergestellt und/oder elastisch ist.
5 9. Nutenverschlusskeii nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Nutenverschlusskeii (48) mit einem Epoxidharz mit Metallbestandteilen, insbesondere Eisenpulver, hergestellt ist.
10. Verfahren zum Sichern von Wicklungen (38, 46) in Nuten (32) eines Windenergie- anlagengenerators (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit Nutenverschlusskeilen (48) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei in mindestens eine Nut (32) des Generale) torstators (132) und/oder des Generatorrotors (134) ein Nutenverschlusskeii (48) eingebracht wird, sodass die Vorsprünge (50) des Nutenverschlusskeils (48) in Ausnehmungen (36) der beiden die jeweilige Nut (32) begrenzenden Zähne (30) eingreifen.
11. Windenergieanlage mit einem Windenergieanlagengenerator (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und mindestens einem Nutenverschlusskeii (48) nach einem der
15 Ansprüche 6 bis 9, wobei der Nutenverschlusskeii (48) in eine Nut (32) des Generatorrotors (134) und/oder des Generatorstators (132) eingebracht ist.
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