JP2019517769A - 風力発電装置の発電機の巻線並びにフラットバンド導体を接続するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質を有し、僅かな準備作用により達成することができ、例えば溶接の場合のように燃焼ガスによる加熱なしで形成可能である、２つのフラッドバンドの接続の可能性を見出す。
【解決手段】風力発電装置（１００）の発電機（１３０）の、とりわけ回転子（１３４）の巻線であって、前記巻線は、それぞれフラットバンド導体（１２）により巻回された複数のコイルを含み、前記フラットバンド導体（１２）はそれぞれ２つの端部（１０）を有し、２つのフラットバンド導体（１２）の２つの端部（１０）は接続によって互いに接続されており、前記接続は、それぞれの端部（１０）から見て、少なくともフラットバンド導体（１２）の予め規定された長さ（２３）までフラットバンド導体（１２）を長手方向（２０）に切り込み、または打ち抜くことによって形成されており、これによりフラットバンド導体（１２）の少なくとも２つの部分端部材（１８）が形成され、前記部分端部材（１８）はそれぞれ実質的に同じ幅を有し、前記部分端部材（１８）は、同じフラットバンド導体（１２）の部分端部材（１８）が少なくとも接続領域（２８）において互いに重なるように折り曲げられており、接続された端部（１０）の接続領域（２８）は、共通の一接続領域（３１）において互いに重なり合っている。
【選択図】図５

Description

本発明は、風力発電装置の発電機の巻線、および好ましくは巻線に使用されるフラットバンド導体の接続を形成する方法に関する。

従来技術によれば、風力発電装置、とりわけギヤレス型風力発電装置が公知である。風力発電装置は、発電機の回転子と直接接続された空気力学的ロータによって駆動される。発電機内の回転子の運動によって、風から得られた運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。したがって発電機の回転子は、空気力学ロータと同じ緩慢な回転速度で回転する。

そのような緩慢な回転数を考慮するために、発電機は、定格出力を基準にして比較的に大きい、好ましくは数ｍの発電機直径と、大きな空隙直径とを有している。空隙は、回転子側で磁極積層体（Polpaketen）を備える回転子磁極（Laeuferpole）によって画定されている。磁極積層体は、材料ブロックから作製されるか、または打ち抜かれ、上下に積層され、例えば磁極積層体になるよう互いに溶接された複数の磁極積層薄板から作製されている。

従来技術によれば磁極積層体の磁極積層薄板は、ポールシャフト領域およびポールヘッド領域を有する。磁極積層体には、回転子巻線とも称することのできる巻線が設けられ、この巻線に励磁電流が供給される。これにより、磁極積層体と対応の巻線は、励磁電流によって磁気的励起を生成する。この磁気的励起により、巻線を備える磁極積層体は、発電機、とりわけ同期発電機の回転子の磁極として機能するようになる。

製造時には、各磁極積層体のポールシャフトの周りに、好ましくはアルミニウムフラットワイヤまたは銅フラットワイヤからなる複数の巻線が巻回され、これにより一コイルを形成する。複数のコイルの端部は互いに接続され、同時に通電することにより発電機の相応の極を形成する。アルミニウムフラットワイヤまたは銅フラットワイヤからなる導体は、一般的に概念「フラットバンド導体」または「フラットワイヤ導体」の下にまとめることができる。

フラットワイヤからなるポール巻線の他に、フラットバンドからなる巻線も存在する。フラットバンドコイルを接続するために、標準的には冷間加圧溶接法が適用される。

すなわち、巻回された状態でフラットバンドコイルとも称することのできるコイルとなるフラットバンド導体は、その全幅にわたってフラットロッドと接続され、冷間加圧溶接によってロッドと複数の箇所で接続される。接続抵抗が十分に小さいことを保証し、これにより接続領域に接続部を破壊する過剰の熱が発生しないようにするためには、一フラットバンドコイルの端部ごとに複数の接続部が必要である。

冷間加圧溶接は、高圧下で、個別部材の結晶化温度より下で行われる。したがってこの接続方法は、形状結合（ありつぎ式結合）的な接続を形成するために、例えば溶接時のような高温を必要としないので特に有利である。

しかし接触接続（加圧溶接）の品質は、接触箇所の念入りな準備に依存しており、したがって接続のために手間暇の掛かる準備が必要である。さらに製造後に接触接続の品質を直接的に検査することが必要である。というのも、冷間加圧溶接によって形成された接続における接触（コンタクト）は、しばしば十分な品質で形成されないことがあるからである。接触接続が劣悪な場合に、例えば発電機を完全に製造した後に補修することは、非常に困難である。例えばコイル始部は、後続の巻線により巻回される際に隠され、したがって後で検査しようにも、もはやアクセスすることができない。

DE 41 26 019 A1 DE 10 2012 208 550 A1 AT 84635 B US 3,467,931 A EP 2 863 402 A1

高温を必要とする溶接接続は、予め規定された接続領域に制限するのが困難であり、フラットバンド導体またはフラットバンドからなるコイルを接続するには適しない。なぜなら熱発生が、接続領域の周辺領域にある構成部材を破壊する恐れがあるからである。

したがって本発明の課題は、従来技術の欠点を一掃することである。とりわけ高品質を有し、僅かな準備作用により達成することができ、例えば溶接の場合のように燃焼ガスによる加熱なしで形成可能である、２つのフラットバンドの接続の可能性を見出すことが望まれる。

ドイツ特許商標局は、本願の優先出願において以下の従来技術を調査した。DE 41 26 019 A1, DE 10 2012 208 550 A1, AT 84635 B, US 3,467,931 A および EP 2 863 402 A1。

本発明によれば、フラットバンド導体からなるフラットバンドコイルによって作製された、風力発電装置の発電機の巻線が提案される。巻線は好ましくは、ロータとも称される発電機の電気回転子の巻線である。一フラットバンドコイルに巻回される各フラットバンド導体は２つの端部を有する。長手に伸長するフラットバンド導体は、好ましくは銅製またはアルミニウム製であり、断面を有する。フラットバンド導体の断面は、ここでは幅よりも格段に小さい高さを有する。したがって幅は、好ましくは高さの少なくとも１０倍に相当する。

２つの異なるフラットバンド導体の少なくとも２つの端部がさらに接続される。そのために端部（複数）は、それぞれの端部から見て少なくとも予め規定された長さまで、長手方向に切り込まれ、または打ち抜かれ、これによりフラットバンド導体の少なくとも２つの部分端部材がフラットバンド導体の端部に形成される。部分端部材は、それぞれ実質的に同じ幅を有する。さらに部分端部材は、これら部分端部材が少なくとも一接続領域において重なるように折り曲げられている。１つの共通の接続領域に重ねて配置された２つの端部の重なり合う接続領域には、好ましくは貫通孔が、２つの端部の２つの接続領域のすべての部分端部材を貫通して設けられており、２つの端部の部分端部材は、とりわけ貫通孔によって共通の接続領域において互いに接続されている。

かくて端部の接続領域は、ただ１つの共通の接続領域を通る、例えば貫通孔によって接続され、この貫通孔は、リベット留め、ねじ留め、またはその他のやり方での接続のために使用することができる。さらに、共通の接続領域において部分端部材が重なり合い接触することによって、十分に小さい抵抗が保証される。したがって冷間加圧溶接の場合のような多重（ないし多数回）の接続は不要である。

第１の実施形態によれば、一フラットバンド導体の第１の端部の部分端部材と第２のフラットバンド導体の第２の端部の部分端部材とが、共通の接続領域において重なって配置されており、これにより第１の端部の２つの部分端部材の間には、他方の端部の一部分端部材がそれぞれ配置されている。

したがって、一フラットバンド導体の一方の端部から他方のフラットバンド導体の他方の端部まで、特に有利には抵抗の小さい電気線路が可能になる。接触領域は、異なる端部の交互に配置された部分端部材によって、すなわち積層された配置構成によって可及的に大きく選択される。

さらなる実施形態によれば、全ての部分端部材が折り曲げられている。したがって各部分端部材が１８０度の折曲角を有することによって、部分端部材は接続領域内で重なり合っている。ここで折曲線は、長手軸に対してゼロ超の角度を有し、したがって接続領域はフラットバンド導体の側方に並んで存在する。すなわち部分端部材は、横方向に折り返される。部分端部材のこの折り曲げによって、特に簡単に、すなわち部分端部材を斜めに折り返すことによって接続領域が形成される。１８０度の折曲角が簡単であり、正確に作製可能である。

さらなる一実施形態によれば、部分端部材の折曲線は、部分端部材の長手軸に対して４５度の角度を有する。したがって部分端部材は９０度の角度で延在する。すなわち部分端部材の長手軸はそれぞれ直角の経過を有し、１８０度の折曲角で折り曲げられている。とりわけ隣接するフラットバンド導体を接続するために、隣接するフラットバンド導体の間に共通の接続領域を形成することによって接続が形成され、従来技術で使用されるようなロッドまたは接続ロッドのようなさらなる材料を使用する必要がない。したがって部分端部材自体が接続ロッドと置き換わる。さらに２つのフラットバンド導体の接続、すなわち隣接する２つのコイルの接続が、ただ１つの接続を形成することによって可能である。

さらなる一実施形態によれば、貫通孔が、共通の接続領域において部分端部材を通る孔開けまたは打ち抜きによって作製される。この場合、２つの端部の部分端部材は、ネジにより共通の貫通孔を通してねじ留めされる。

最後に述べた実施形態の代わりの一実施形態によれば、部分端部材が接続領域において少なくとも部分的に互いに接触されており、回転式カッターレス工具（ein rotierendes schneidloses Werkzeug）が前記接続領域において接続すべき加工物を通して、回転しながら軸方向に前進スライドされることによって、貫通孔が形成される。

貫通孔を形成するために、好ましくはフロードリルであるカッターレスドリルが使用される。部分端部材と接触して摩擦することにより、工具は部分端部材の材料を（溶融）液化し、これにより工具を貫通孔から除去した後、部分端部材の材料が凝固すると部分端部材は互いに接続される。

この種の接続の利点は、部分端部材の材料、すなわちアルミニウムおよび／または銅を溶融するために必要な熱が、接続領域において摩擦により直接形成されることである。したがって隣接するコンポーネントが、例えば溶接の際に必要である火炎によって巻き添えになることがない。これにより接続のために従来の溶接法、例えば保護ガス溶接法を適用する必要がない。

さらに本発明は、フラットバンド導体の接続方法に関するものであり、２つのフラットバンド導体の２つの端部が以下のステップによって接続される。好ましくは、フラットバンド導体は、あらかじめ風力発電装置のロータのロータポールシャフトの回りに巻回されている。まず、各フラットバンド導体がそれぞれの端部において、少なくとも予め規定された長さまで、導体の長手方向に１回または複数回、切り込まれ、これによりそれぞれ実質的に同じ幅を有する少なくとも２つ、好ましくは少なくとも６つ、または少なくとも８つの部分端部材を形成する。したがって部分端部材は、フラットバンド導体自体と同じ厚さを有する。これに続いて部分端部材は、少なくとも接続領域において交互に重なるように折り曲げられる。したがって各フラットバンド導体は一接続領域を有する。次に、２つのフラットバンド導体の接続領域が、共通の接続領域に重ねて配置される。次に共通の接続領域内に好ましくは一貫通孔が形成され、この貫通孔は２つの端部の全ての部分端部材を通過する。貫通孔は、部分端部材を接続するために用いられる。

本方法の一実施形態によれば、貫通孔は、部分端部材の材料が部分端部材の材料と工具との摩擦によって液化する間に、カッターレス回転工具を全ての部分端部材を通して前進スライドさせることによって形成される。工具の除去後に凝固することによって、物質的に結合した接続が得られる。

さらなる実施形態は、図面に詳細に説明した実施例に基づき得られる。

一風力発電装置を示す図である。 一発電機の概略的側面図である。 冷間溶接されたフラットロッドと接続された一フラットバンド導体を示す図である（従来技術）。 折り曲げられた部分端部材を備える一フラットバンド導体示す図である。 端部が接続された２つのフラットバンド導体を示す図である。 共通の接続領域にある一貫通孔を示す図であり、この貫通孔により２つの端部の部分端部材が接続される。

図１は、本発明による一風力発電装置１００の概略図である。風力発電装置１００は、一タワー１０２、およびタワー１０２上の一ナセル１０４を有する。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８と一スピナ１１０を備える一空気力学ロータ１０６が設けられている。空気力学ロータ１０６は、風力発電装置の稼働時に風によって回転運動され、これにより空気力学ロータ１０６と直接または間接的に結合された発電機のロータまたは回転子も回転する。発電機はナセル１０４内に配置されており、電気エネルギーを生成する。ロータブレード１０８のピッチ角は、それぞれのロータブレード１０８のロータブレード根元１０８ｂにあるピッチモータによって変更することができる。

図２は、一発電機１３０を概略的側面図に示す。発電機は、一ステータ１３２と、これに対して回転可能に支承された一電気力学的回転子１３４とを有し、発電機のステータ１３２は軸ジャーナル１３６を介して機械支持体１３８に固定されている。ステータ１３２はステータ支持体１４０とステータ薄板積層体１４２とを有し、これらは発電機１３０のステータ極を形成し、ステータリング１４４を介してステータ支持体１４０に固定されている。

電気力学的回転子１３４は回転子ポール（磁極）１４６を有し、回転子ポールは、ヨークまたは回転子ヨークとも称することのできるロータ支持体１４８およびベアリング１５０を介して軸ジャーナル１３６に、回転軸１５２を中心に回転可能に支承されている。ステータ薄板積層体１４２と回転子ポール１４６は、狭い空隙１５４で離れている。この空隙の幅は数ｍｍ、とりわけ６ｍｍ未満であるが、数ｍ、とりわけ４ｍ超の直径を有する。

ステータ薄板積層体１４２と回転子ポールはそれぞれ一つのリングを形成し、共にリング形状であり、したがって発電機１３０はリング発電機である。発電機１３０の電気力学的ロータまたは回転子１３４は、空気力学ロータ１０６のロータハブ１５６と共に規定どおりに回転し、ロータブレード１５８の付け根部だけが図示されている。

図３は、一フラットバンド導体１２の一端部１０を示す。回転子１３４内にコイルとして巻回されたフラットバンド導体から、コイルとして巻回されたさらなるフラットバンド導体１２と共に、ロータとも称される回転子１３４の巻線を形成することができる。フラットバンド導体１２は、冷間加圧溶接によって接続領域１４において２つのロッドまたはフラットロッド１６と接続されている。フラットロッド１６は、さらなるフラットバンド導体１２（ここに図示しない）のさらなる端部１０に至り、このフラットバンド導体も同様に冷間加圧溶接によってフラットロッド１６と接続されている。これらの接続は、従来技術から公知である。

図４は、従来技術とは異なる、一フラットバンド導体１２の一端部１０を示す。この端部は、本発明により複数の部分端部材１８、すなわちちょうど８つの部分端部材を有する。これらの部分端部材１８は、フラットバンド導体１２に、その長手方向２０で複数回、切り込みを入れることによって形成された。切り込み２２が部分端部材１８の間に配置されており、少なくともフラットバンド導体１２の長さまで端部１０から見て突き出ている。ここでは８つの部分端部材１８を得るために、７回の切り込みないしカット２２が行われた。

部分端部材１８はそれぞれ折曲線２４に沿って、それぞれ１８０度だけ折り曲げられた。ここで折曲線２４は、フラットバンド導体１２の端部１０の長手軸２６に対して実質的に４５度の角度を有する。部分端部材（複数）１８は接続領域２８において互いに重なり合っており、接続領域２８を越えて突き出る個々の部分端部材１８（複数）は（互いに）分離されている。接続領域２８には、フラットバンド導体１２をさらなるフラットバンド導体１２と接続するために貫通孔３０が形成されている。

図５は、２つのフラットバンド導体１２を概略図に示す。これらのフラットバンド導体は長手方向２０において、コイルとして回転子ポール１４６の磁極積層体を中心に巻回されたフラットバンド導体１２よりも格段に短い長さで伸長している。ここではフラットバンド導体１２の接続を概略的に示すために概略図だけが示されている。フラットバンド導体１２は１つの共通の接続領域３１を有し、この接続領域内でこれらのフラットバンド導体が互いに接続されている。共通の接続領域３１は、図４に個々のフラットバンド導体１２に関して図示したような２つの接続領域２８を重ねて配置することにより形成される。２つの端部１０は、上方部分において、図４に拡大して図示するように、切り込まれ、折り曲げられている。さらに共通の接続領域３１が図６に拡大して示されている。

図６は、２つのフラットバンド導体１２のそれぞれの接続領域２８の部分端部材１８が、共通の接続領域３１において交互に上下に積層されていることを示す。これら部分端部材１８は、貫通孔３０、すなわち孔を形成することによって共通の接続領域３１において接続されている。この貫通孔は、回転式カッターレスドリルを、全ての部分端部材１８を通して接続領域２８において前進スライドすることによって形成された。その際に部分端部材１８の材料が（溶融）液化し、異なる部分端部材１８の材料が液化によって互いに流れ込む。カッターレスドリルが除去された後、貫通孔３０は残り、貫通孔３０の縁部３２において部分端部材１８は互いに接続（溶接）されている。

付加的に、ここに図示しないさらなる実施形態によれば、ここで形成された形状的結合による接続をさらに機械的に確保するために、ネジを貫通孔３０を通して伸長させ、ナットにより確保することができる。

風力発電装置の発電機は、例えば１ＭＷ超の定格出力、３ｍ超の直径、および／または５ｔ超の重量を有する。

本発明は、風力発電装置の発電機の巻線、および好ましくは巻線に使用されるフラットバンド導体の接続を形成する方法に関する。

従来技術によれば、風力発電装置、とりわけギヤレス型風力発電装置が公知である。風力発電装置は、発電機の回転子と直接接続された空気力学的ロータによって駆動される。発電機内の回転子の運動によって、風から得られた運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。したがって発電機の回転子は、空気力学ロータと同じ緩慢な回転速度で回転する。

そのような緩慢な回転数を考慮するために、発電機は、定格出力を基準にして比較的に大きい、好ましくは数ｍの発電機直径と、大きな空隙直径とを有している。空隙は、回転子側で磁極積層体（Polpaketen）を備える回転子磁極（Laeuferpole）によって画定されている。磁極積層体は、材料ブロックから作製されるか、または打ち抜かれ、上下に積層され、例えば磁極積層体になるよう互いに溶接された複数の磁極積層薄板から作製されている。

従来技術によれば磁極積層体の磁極積層薄板は、ポールシャフト領域およびポールヘッド領域を有する。磁極積層体には、回転子巻線とも称することのできる巻線が設けられ、この巻線に励磁電流が供給される。これにより、磁極積層体と対応の巻線は、励磁電流によって磁気的励起を生成する。この磁気的励起により、巻線を備える磁極積層体は、発電機、とりわけ同期発電機の回転子の磁極として機能するようになる。

製造時には、各磁極積層体のポールシャフトの周りに、好ましくはアルミニウムフラットワイヤまたは銅フラットワイヤからなる複数の巻線が巻回され、これにより一コイルを形成する。複数のコイルの端部は互いに接続され、同時に通電することにより発電機の相応の極を形成する。アルミニウムフラットワイヤまたは銅フラットワイヤからなる導体は、一般的に概念「フラットバンド導体」または「フラットワイヤ導体」の下にまとめることができる。

フラットワイヤからなるポール巻線の他に、フラットバンドからなる巻線も存在する。フラットバンドコイルを接続するために、標準的には冷間加圧溶接法が適用される。

すなわち、巻回された状態でフラットバンドコイルとも称することのできるコイルとなるフラットバンド導体は、その全幅にわたってフラットロッドと接続され、冷間加圧溶接によってロッドと複数の箇所で接続される。接続抵抗が十分に小さいことを保証し、これにより接続領域に接続部を破壊する過剰の熱が発生しないようにするためには、一フラットバンドコイルの端部ごとに複数の接続部が必要である。

冷間加圧溶接は、高圧下で、個別部材の結晶化温度より下で行われる。したがってこの接続方法は、形状結合（ありつぎ式結合）的な接続を形成するために、例えば溶接時のような高温を必要としないので特に有利である。

しかし接触接続（加圧溶接）の品質は、接触箇所の念入りな準備に依存しており、したがって接続のために手間暇の掛かる準備が必要である。さらに製造後に接触接続の品質を直接的に検査することが必要である。というのも、冷間加圧溶接によって形成された接続における接触（コンタクト）は、しばしば十分な品質で形成されないことがあるからである。接触接続が劣悪な場合に、例えば発電機を完全に製造した後に補修することは、非常に困難である。例えばコイル始部は、後続の巻線により巻回される際に隠され、したがって後で検査しようにも、もはやアクセスすることができない。

DE 41 26 019 A1 DE 10 2012 208 550 A1 AT 84635 B US 3,467,931 A EP 2 863 402 A1

高温を必要とする溶接接続は、予め規定された接続領域に制限するのが困難であり、フラットバンド導体またはフラットバンドからなるコイルを接続するには適しない。なぜなら熱発生が、接続領域の周辺領域にある構成部材を破壊する恐れがあるからである。

したがって本発明の課題は、従来技術の欠点を一掃することである。とりわけ高品質を有し、僅かな準備作用により達成することができ、例えば溶接の場合のように燃焼ガスによる加熱なしで形成可能である、２つのフラットバンドの接続の可能性を見出すことが望まれる。

ドイツ特許商標局は、本願の優先出願において以下の従来技術を調査した。DE 41 26 019 A1, DE 10 2012 208 550 A1, AT 84635 B, US 3,467,931 A および EP 2 863 402 A1。

本発明の第１の視点において、
風力発電装置の発電機の巻線が提供される。
前記巻線は、それぞれフラットバンド導体により巻回された複数のコイルを含み、
前記フラットバンド導体はそれぞれ２つの端部を有し、２つのフラットバンド導体の２つの端部は接続によって互いに接続されている。
前記接続は、それぞれの端部から見て、少なくともフラットバンド導体の予め規定された長さまでフラットバンド導体を長手方向に切り込み、または打ち抜くことによって形成されており、これによりフラットバンド導体の少なくとも２つの部分端部材が形成され、前記部分端部材はそれぞれ実質的に同じ幅を有し、前記部分端部材は、同じフラットバンド導体の部分端部材が少なくとも接続領域において互いに重なるように折り曲げられている。
接続された端部の接続領域は、共通の一接続領域において互いに重なり合っている。
本発明の第２視点において、第１の視点に記載の巻線を少なくとも１つ備える風力発電装置−発電機が提供される。
本発明の第３視点において、２つのフラットバンド導体の２つの端部を接続する方法が提供される。
当該接続は、
・それぞれの端部から見て、フラットバンド導体の少なくとも予め規定された長さまで長手方向に各フラットバンド導体を切り込み、または打ち抜き、これによりフラットバンド導体のそれぞれ実質的に同じ幅を有する少なくとも２つの部分端部材を形成するステップと、
・前記部分端部材を、同じフラットバンド導体の複数の部分端部材が少なくとも接続領域において互いに重なるように折り曲げるステップと、
・２つの端部の接続領域を、共通の接続領域に配置するステップと、
・部分端部材を前記共通の接続領域において接続するステップと、
により形成される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。

本発明によれば、フラットバンド導体からなるフラットバンドコイルによって作製された、風力発電装置の発電機の巻線が提案される。巻線は好ましくは、ロータとも称される発電機の電気回転子の巻線である。一フラットバンドコイルに巻回される各フラットバンド導体は２つの端部を有する。長手に伸長するフラットバンド導体は、好ましくは銅製またはアルミニウム製であり、断面を有する。フラットバンド導体の断面は、ここでは幅よりも格段に小さい高さを有する。したがって幅は、好ましくは高さの少なくとも１０倍に相当する。

２つの異なるフラットバンド導体の少なくとも２つの端部がさらに接続される。そのために端部（複数）は、それぞれの端部から見て少なくとも予め規定された長さまで、長手方向に切り込まれ、または打ち抜かれ、これによりフラットバンド導体の少なくとも２つの部分端部材がフラットバンド導体の端部に形成される。部分端部材は、それぞれ実質的に同じ幅を有する。さらに部分端部材は、これら部分端部材が少なくとも一接続領域において重なるように折り曲げられている。１つの共通の接続領域に重ねて配置された２つの端部の重なり合う接続領域には、好ましくは貫通孔が、２つの端部の２つの接続領域のすべての部分端部材を貫通して設けられており、２つの端部の部分端部材は、とりわけ貫通孔によって共通の接続領域において互いに接続されている。

かくて端部の接続領域は、ただ１つの共通の接続領域を通る、例えば貫通孔によって接続され、この貫通孔は、リベット留め、ねじ留め、またはその他のやり方での接続のために使用することができる。さらに、共通の接続領域において部分端部材が重なり合い接触することによって、十分に小さい抵抗が保証される。したがって冷間加圧溶接の場合のような多重（ないし多数回）の接続は不要である。

第１の実施形態によれば、一フラットバンド導体の第１の端部の部分端部材と第２のフラットバンド導体の第２の端部の部分端部材とが、共通の接続領域において重なって配置されており、これにより第１の端部の２つの部分端部材の間には、他方の端部の一部分端部材がそれぞれ配置されている。

したがって、一フラットバンド導体の一方の端部から他方のフラットバンド導体の他方の端部まで、特に有利には抵抗の小さい電気線路が可能になる。接触領域は、異なる端部の交互に配置された部分端部材によって、すなわち積層された配置構成によって可及的に大きく選択される。

さらなる実施形態によれば、全ての部分端部材が折り曲げられている。したがって各部分端部材が１８０度の折曲角を有することによって、部分端部材は接続領域内で重なり合っている。ここで折曲線は、長手軸に対してゼロ超の角度を有し、したがって接続領域はフラットバンド導体の側方に並んで存在する。すなわち部分端部材は、横方向に折り返される。部分端部材のこの折り曲げによって、特に簡単に、すなわち部分端部材を斜めに折り返すことによって接続領域が形成される。１８０度の折曲角が簡単であり、正確に作製可能である。

さらなる一実施形態によれば、部分端部材の折曲線は、部分端部材の長手軸に対して４５度の角度を有する。したがって部分端部材は９０度の角度で延在する。すなわち部分端部材の長手軸はそれぞれ直角の経過を有し、１８０度の折曲角で折り曲げられている。とりわけ隣接するフラットバンド導体を接続するために、隣接するフラットバンド導体の間に共通の接続領域を形成することによって接続が形成され、従来技術で使用されるようなロッドまたは接続ロッドのようなさらなる材料を使用する必要がない。したがって部分端部材自体が接続ロッドと置き換わる。さらに２つのフラットバンド導体の接続、すなわち隣接する２つのコイルの接続が、ただ１つの接続を形成することによって可能である。

さらなる一実施形態によれば、貫通孔が、共通の接続領域において部分端部材を通る孔開けまたは打ち抜きによって作製される。この場合、２つの端部の部分端部材は、ネジにより共通の貫通孔を通してねじ留めされる。

最後に述べた実施形態の代わりの一実施形態によれば、部分端部材が接続領域において少なくとも部分的に互いに接触されており、回転式カッターレス工具（ein rotierendes schneidloses Werkzeug）が前記接続領域において接続すべき加工物を通して、回転しながら軸方向に前進スライドされることによって、貫通孔が形成される。

貫通孔を形成するために、好ましくはフロードリルであるカッターレスドリルが使用される。部分端部材と接触して摩擦することにより、工具は部分端部材の材料を（溶融）液化し、これにより工具を貫通孔から除去した後、部分端部材の材料が凝固すると部分端部材は互いに接続される。

この種の接続の利点は、部分端部材の材料、すなわちアルミニウムおよび／または銅を溶融するために必要な熱が、接続領域において摩擦により直接形成されることである。したがって隣接するコンポーネントが、例えば溶接の際に必要である火炎によって巻き添えになることがない。これにより接続のために従来の溶接法、例えば保護ガス溶接法を適用する必要がない。

さらに本発明は、フラットバンド導体の接続方法に関するものであり、２つのフラットバンド導体の２つの端部が以下のステップによって接続される。好ましくは、フラットバンド導体は、あらかじめ風力発電装置のロータのロータポールシャフトの回りに巻回されている。まず、各フラットバンド導体がそれぞれの端部において、少なくとも予め規定された長さまで、導体の長手方向に１回または複数回、切り込まれ、これによりそれぞれ実質的に同じ幅を有する少なくとも２つ、好ましくは少なくとも６つ、または少なくとも８つの部分端部材を形成する。したがって部分端部材は、フラットバンド導体自体と同じ厚さを有する。これに続いて部分端部材は、少なくとも接続領域において交互に重なるように折り曲げられる。したがって各フラットバンド導体は一接続領域を有する。次に、２つのフラットバンド導体の接続領域が、共通の接続領域に重ねて配置される。次に共通の接続領域内に好ましくは一貫通孔が形成され、この貫通孔は２つの端部の全ての部分端部材を通過する。貫通孔は、部分端部材を接続するために用いられる。

本方法の一実施形態によれば、貫通孔は、部分端部材の材料が部分端部材の材料と工具との摩擦によって液化する間に、カッターレス回転工具を全ての部分端部材を通して前進スライドさせることによって形成される。工具の除去後に凝固することによって、物質的に結合した接続が得られる。

さらなる実施形態は、図面に詳細に説明した実施例に基づき得られる。

一風力発電装置を示す図である。 一発電機の概略的側面図である。 冷間溶接されたフラットロッドと接続された一フラットバンド導体を示す図である（従来技術）。 折り曲げられた部分端部材を備える一フラットバンド導体示す図である。 端部が接続された２つのフラットバンド導体を示す図である。 共通の接続領域にある一貫通孔を示す図であり、この貫通孔により２つの端部の部分端部材が接続される。

図１は、本発明による一風力発電装置１００の概略図である。風力発電装置１００は、一タワー１０２、およびタワー１０２上の一ナセル１０４を有する。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８と一スピナ１１０を備える一空気力学ロータ１０６が設けられている。空気力学ロータ１０６は、風力発電装置の稼働時に風によって回転運動され、これにより空気力学ロータ１０６と直接または間接的に結合された発電機のロータまたは回転子も回転する。発電機はナセル１０４内に配置されており、電気エネルギーを生成する。ロータブレード１０８のピッチ角は、それぞれのロータブレード１０８のロータブレード根元にあるピッチモータによって変更することができる。

図２は、一発電機１３０を概略的側面図に示す。発電機は、一ステータ１３２と、これに対して回転可能に支承された一電気力学的回転子１３４とを有し、発電機のステータ１３２は軸ジャーナル１３６を介して機械支持体１３８に固定されている。ステータ１３２はステータ支持体１４０とステータ薄板積層体１４２とを有し、これらは発電機１３０のステータ極を形成し、ステータリング１４４を介してステータ支持体１４０に固定されている。

電気力学的回転子１３４は回転子ポール（磁極）１４６を有し、回転子ポールは、ヨークまたは回転子ヨークとも称することのできるロータ支持体１４８およびベアリング１５０を介して軸ジャーナル１３６に、回転軸１５２を中心に回転可能に支承されている。ステータ薄板積層体１４２と回転子ポール１４６は、狭い空隙１５４で離れている。この空隙の幅は数ｍｍ、とりわけ６ｍｍ未満であるが、数ｍ、とりわけ４ｍ超の直径を有する。

ステータ薄板積層体１４２と回転子ポールはそれぞれ一つのリングを形成し、共にリング形状であり、したがって発電機１３０はリング発電機である。発電機１３０の電気力学的ロータまたは回転子１３４は、空気力学ロータ１０６のロータハブ１５６と共に規定どおりに回転し、ロータブレード１５８の付け根部だけが図示されている。

図３は、一フラットバンド導体１２の一端部１０を示す。回転子１３４内にコイルとして巻回されたフラットバンド導体から、コイルとして巻回されたさらなるフラットバンド導体１２と共に、ロータとも称される回転子１３４の巻線を形成することができる。フラットバンド導体１２は、冷間加圧溶接によって接続領域１４において２つのロッドまたはフラットロッド１６と接続されている。フラットロッド１６は、さらなるフラットバンド導体１２（ここに図示しない）のさらなる端部１０に至り、このフラットバンド導体も同様に冷間加圧溶接によってフラットロッド１６と接続されている。これらの接続は、従来技術から公知である。

図４は、従来技術とは異なる、一フラットバンド導体１２の一端部１０を示す。この端部は、本発明により複数の部分端部材１８、すなわちちょうど８つの部分端部材を有する。これらの部分端部材１８は、フラットバンド導体１２に、その長手方向２０で複数回、切り込みを入れることによって形成された。切り込み２２が部分端部材１８の間に配置されており、少なくともフラットバンド導体１２の長さまで端部１０から見て突き出ている。ここでは８つの部分端部材１８を得るために、７回の切り込みないしカット２２が行われた。

部分端部材１８はそれぞれ折曲線２４に沿って、それぞれ１８０度だけ折り曲げられた。ここで折曲線２４は、フラットバンド導体１２の端部１０の長手軸２６に対して実質的に４５度の角度を有する。部分端部材（複数）１８は接続領域２８において互いに重なり合っており、接続領域２８を越えて突き出る個々の部分端部材１８（複数）は（互いに）分離されている。接続領域２８には、フラットバンド導体１２をさらなるフラットバンド導体１２と接続するために貫通孔３０が形成されている。

図５は、２つのフラットバンド導体１２を概略図に示す。これらのフラットバンド導体は長手方向２０において、コイルとして回転子ポール１４６の磁極積層体を中心に巻回されたフラットバンド導体１２よりも格段に短い長さで伸長している。ここではフラットバンド導体１２の接続を概略的に示すために概略図だけが示されている。フラットバンド導体１２は１つの共通の接続領域３１を有し、この接続領域内でこれらのフラットバンド導体が互いに接続されている。共通の接続領域３１は、図４に個々のフラットバンド導体１２に関して図示したような２つの接続領域２８を重ねて配置することにより形成される。２つの端部１０は、上方部分において、図４に拡大して図示するように、切り込まれ、折り曲げられている。さらに共通の接続領域３１が図６に拡大して示されている。

図６は、２つのフラットバンド導体１２のそれぞれの接続領域２８の部分端部材１８が、共通の接続領域３１において交互に上下に積層されていることを示す。これら部分端部材１８は、貫通孔３０、すなわち孔を形成することによって共通の接続領域３１において接続されている。この貫通孔は、回転式カッターレスドリルを、全ての部分端部材１８を通して接続領域２８において前進スライドすることによって形成された。その際に部分端部材１８の材料が（溶融）液化し、異なる部分端部材１８の材料が液化によって互いに流れ込む。カッターレスドリルが除去された後、貫通孔３０は残り、貫通孔３０の縁部３２において部分端部材１８は互いに接続（溶接）されている。

付加的に、ここに図示しないさらなる実施形態によれば、ここで形成された形状的結合による接続をさらに機械的に確保するために、ネジを貫通孔３０を通して伸長させ、ナットにより確保することができる。

風力発電装置の発電機は、例えば１ＭＷ超の定格出力、３ｍ超の直径、および／または５ｔ超の重量を有する。

本発明において、下記の形態が可能である。
（形態１）
第１の視点のとおり。
（形態２）
一フラットバンド導体の第１の端部の部分端部材と第２のフラットバンド導体の第２の端部の部分端部材とは、前記共通の接続領域において互いに重なって配置されており、これにより第１の端部の２つの部分端部材の間には、他方の端部の一部分端部材がそれぞれ配置されている、好ましくは形態１に記載の巻線。
（形態３）
一フラットバンド導体の一端部の部分端部材は、各部分端部材が１８０度の折曲角を有するように折り曲げられており、折曲線は長手軸に対して０より大きい角度を有し、したがって前記接続領域は、フラットバンド導体に、好ましくはその側方に、並んで配置されている、好ましくは形態１又は２に記載の巻線。
（形態４）
部分端部材の折曲線は、部分端部材の長手軸に対して４５度の角度を有し、したがって部分端部材は９０度の角度で延在する、好ましくは形態３に記載の巻線。
（形態５）
貫通孔が、共通の接続領域において全ての部分端部材を貫通する孔開けまたは打ち抜きによって作製されており、２つの端部の部分端部材はネジにより前記貫通孔を通してねじ留めされている、好ましくは形態１から４のいずれか一に記載の巻線。
（形態６）
貫通孔は、共通の接続領域において全ての部分端部材を貫通して作製されており、当該作製は、前記部分端部材が共通の接続領域において少なくとも部分的に互いに接触されており、回転式カッターレス工具が前記共通の接続領域において接続すべき全ての部分端部材を通して、回転しながら軸方向に前進スライドされることによって行われている、好ましくは形態１から５のいずれか一に記載の巻線。
（形態７）
好ましくは形態１から６のいずれか一に記載の巻線を少なくとも１つ備える風力発電装置−発電機。
（形態８）
好ましくはとりわけ形態１から６のいずれか一に記載の巻線を作製するための、２つのフラットバンド導体の２つの端部を接続する方法であって、
当該接続は、
・それぞれの端部から見て、フラットバンド導体の少なくとも予め規定された長さまで長手方向に各フラットバンド導体を切り込み、または打ち抜き、これによりフラットバンド導体のそれぞれ実質的に同じ幅を有する少なくとも２つの部分端部材を形成するステップと、
・前記部分端部材を、同じフラットバンド導体の複数の部分端部材が少なくとも接続領域において互いに重なるように折り曲げるステップと、
・２つの端部の接続領域を、共通の接続領域に配置するステップと、
・部分端部材を前記共通の接続領域において接続するステップと、
により形成される方法。
（形態９）
一フラットバンド導体の第１の端部の部分端部材と、第２のフラットバンド導体の第２の端部の部分端部材とを、共通の接続領域において互いに重ねて配置し、これにより第１の端部の２つの部分端部材の間には他方の端部の一部分端部材がそれぞれ配置されるようにする、好ましくは形態８に記載の方法。
（形態１０）
一フラットバンド導体の端部の部分端部材は、各部分端部材が１８０度の折曲角で折り曲げられ、折曲線が長手軸に対して０度超の角度を有するように折り曲げられ、これにより前記接続領域は、好ましくはフラットバンド導体の側方に、並んで形成される、好ましくは形態８または９に記載の方法。
（形態１１）
部分端部材の前記折曲線は、部分端部材の長手軸に対して４５度の角度を有し、したがって部分端部材は９０度の角度で延在する、好ましくは形態１０に記載の方法。
（形態１２）
貫通孔が、共通の接続領域において全て部分端部材を貫通する孔開けまたは打ち抜きによって作製され、２つの端部の部分端部材はネジにより貫通孔を通してねじ留めされる、好ましくは形態８から１１のいずれか一に記載の方法。
（形態１３）
貫通孔は、共通の接続領域において全ての部分端部材を貫通して作製され、当該作製は、前記部分端部材が共通の接続領域において少なくとも部分的に互いに接触され、回転式カッターレス工具が前記共通の接続領域において接続すべき全ての部分端部材を通して、回転しながら軸方向に前進スライドされることによって行われる、好ましくは形態８から１１のいずれか一に記載の方法。

（符号の説明）
１０ 端部（第１、第２）
１２ フラットバンド導体
１４ 接続領域
１８ 部分端部材
２０ 長手方向
２３ 長さ
２４ 折曲線
２５ 角度
２６ 長手軸
２８ 接続領域
３０ 貫通孔
３１ 接続領域
１００ 風力発電装置
１３０ 発電機
１３４ 回転子

Claims (13)

1. 風力発電装置（１００）の発電機（１３０）の、とりわけ回転子（１３４）の巻線であって、
   前記巻線は、それぞれフラットバンド導体（１２）により巻回された複数のコイルを含み、
   前記フラットバンド導体（１２）はそれぞれ２つの端部（１０）を有し、２つのフラットバンド導体（１２）の２つの端部（１０）は接続によって互いに接続されており、
   前記接続は、それぞれの端部（１０）から見て、少なくともフラットバンド導体（１２）の予め規定された長さ（２３）までフラットバンド導体（１２）を長手方向（２０）に切り込み、または打ち抜くことによって形成されており、これによりフラットバンド導体（１２）の少なくとも２つの部分端部材（１８）が形成され、前記部分端部材（１８）はそれぞれ実質的に同じ幅を有し、前記部分端部材（１８）は、同じフラットバンド導体（１２）の部分端部材（１８）が少なくとも接続領域（２８）において互いに重なるように折り曲げられており、
   接続された端部（１０）の接続領域（２８）は、共通の一接続領域（３１）において互いに重なり合っている、巻線。
2. 一フラットバンド導体（１２）の第１の端部（１０）の部分端部材（１８）と第２のフラットバンド導体（１２）の第２の端部（１０）の部分端部材（１８）とは、前記共通の接続領域（３１）において互いに重なって配置されており、これにより第１の端部（１０）の２つの部分端部材（１８）の間には、他方の端部（１０）の一部分端部材（１８）がそれぞれ配置されている、請求項１に記載の巻線。
3. 一フラットバンド導体（１２）の一端部（１０）の部分端部材（１８）は、各部分端部材（１８）が１８０度の折曲角を有するように折り曲げられており、折曲線（２４）は長手軸（２６）に対して０より大きい角度（２５）を有し、したがって前記接続領域（１４，２８）は、フラットバンド導体（１２）に、好ましくはその側方に、並んで配置されている、請求項１又は２に記載の巻線。
4. 部分端部材（１８）の折曲線（２４）は、部分端部材（１８）の長手軸（２６）に対して４５度の角度（２５）を有し、したがって部分端部材（１８）は９０度の角度（２５）で延在する、請求項３に記載の巻線。
5. 貫通孔（３０）が、共通の接続領域（３１）において全ての部分端部材（１８）を貫通する孔開けまたは打ち抜きによって作製されており、２つの端部（１０）の部分端部材（１８）はネジにより前記貫通孔（３０）を通してねじ留めされている、請求項１から４のいずれか一項に記載の巻線。
6. 貫通孔（３０）は、共通の接続領域（３１）において全ての部分端部材（１８）を貫通して作製されており、当該作製は、前記部分端部材（１８）が共通の接続領域（３１）において少なくとも部分的に互いに接触されており、回転式カッターレス工具が前記共通の接続領域（３１）において接続すべき全ての部分端部材（１８）を通して、回転しながら軸方向に前進スライドされることによって行われている、請求項１から５のいずれか一項に記載の巻線。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の巻線を少なくとも１つ備える風力発電装置−発電機。
8. とりわけ請求項１から６のいずれか一項に記載の巻線を作製するための、２つのフラットバンド導体（１２）の２つの端部（１０）を接続する方法であって、
   当該接続は、
   ・それぞれの端部（１０）から見て、フラットバンド導体（１２）の少なくとも予め規定された長さ（２３）まで長手方向に各フラットバンド導体（１２）を切り込み、または打ち抜き、これによりフラットバンド導体（１２）のそれぞれ実質的に同じ幅を有する少なくとも２つの部分端部材（１８）を形成するステップと、
   ・前記部分端部材（１８）を、同じフラットバンド導体（１２）の複数の部分端部材（１８）が少なくとも接続領域（２８）において互いに重なるように折り曲げるステップと、
   ・２つの端部（１０）の接続領域（２８）を、共通の接続領域（３１）に配置するステップと、
   ・部分端部材（１８）を前記共通の接続領域（３１）において接続するステップと、
   により形成される方法。
9. 一フラットバンド導体（１２）の第１の端部（１０）の部分端部材（１８）と、第２のフラットバンド導体（１２）の第２の端部（１０）の部分端部材（１８）とを、共通の接続領域（３１）において互いに重ねて配置し、これにより第１の端部（１０）の２つの部分端部材（１８）の間には他方の端部（１０）の一部分端部材（１８）がそれぞれ配置されるようにする、請求項８に記載の方法。
10. 一フラットバンド導体（１２）の端部（１０）の部分端部材（１８）は、各部分端部材（１８）が１８０度の折曲角で折り曲げられ、折曲線（２４）が長手軸（２６）に対して０度超の角度（２５）を有するように折り曲げられ、これにより前記接続領域（２８）は、好ましくはフラットバンド導体（１２）の側方に、並んで形成される、請求項８または９に記載の方法。
11. 部分端部材（１８）の前記折曲線（２４）は、部分端部材（１８）の長手軸（２６）に対して４５度の角度（２５）を有し、したがって部分端部材（１８）は９０度の角度（２５）で延在する、請求項１０に記載の方法。
12. 貫通孔（３０）が、共通の接続領域（３１）において全て部分端部材（１８）を貫通する孔開けまたは打ち抜きによって作製され、２つの端部（１０）の部分端部材（１８）はネジにより貫通孔（３０）を通してねじ留めされる、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 貫通孔（３０）は、共通の接続領域（３１）において全ての部分端部材（１８）を貫通して作製され、当該作製は、前記部分端部材（１８）が共通の接続領域（３１）において少なくとも部分的に互いに接触され、回転式カッターレス工具が前記共通の接続領域（３１）において接続すべき全ての部分端部材（１８）を通して、回転しながら軸方向に前進スライドされることによって行われる、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。