NL1011876C2

NL1011876C2 - Generator.

Info

Publication number: NL1011876C2
Application number: NL1011876A
Authority: NL
Inventors: Robert Roelofs
Original assignee: Aerpac Holding B V
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-10-24
Also published as: EP1181763A1; WO2001006623A1; AU4624000A

Abstract

An electric generator comprises: a housing; a stator disposed fixedly relative to this housing and having a number of pole-forming ferromagnetic cores ordered in a circle, around which are arranged respective windings of insulated, electrically conductive wires; a rotor mounted rotatably relative to the housing and comprising a number of magnets arranged in a circle, and has the characteristic that the magnets are supported by a metal first ring which is supported by a second ring consisting of cured plastic reinforced with fibres, which rings are arranged in a housing; the field in the magnets has a direction corresponding to the axial direction of the rotor; the cores extend in axial direction of the rotor; and the cores and the associated windings are embedded in cured plastic reinforced with fibres, and form with this fibre-reinforced plastic a closed round structure with a central zone substantially consisting of only reinforced plastic.

Description

GENERATORGENERATOR

De uitvinding betreft een elektrische generator, bijvoorbeeld voor een windturbine. Een gebruikelijke generator vertoont een zodanige structuur dat hij zwaar is, bijvoorbeeld als gevolg van de 5 noodzaak, een overbrenging toe te passen, met behulp waarvan het toerental van de turbinerotor naar de generatorrotor wordt gewijzigd, in het bijzonder wordt vergroot.The invention relates to an electric generator, for example for a wind turbine. A conventional generator has a structure such that it is heavy, for example due to the need to use a transmission, by which the speed of rotation from the turbine rotor to the generator rotor is particularly increased.

Een verder nadeel van bekende generatoren is, 10 dat hun elektrisch rendement te wensen overlaat. Een belangrijke oorzaak hiervan is gelegen in het feit dat er door de opbouw van bekende generatoren de noodzaak bestaat, een vrij grote luchtspleet te laten bestaan tussen de gewoonlijk van een rotor deel uitmakende 15 magneetmiddelen enerzijds en de statorpolen anderzijds.A further drawback of known generators is that their electrical efficiency leaves something to be desired. An important reason for this lies in the fact that, due to the construction of known generators, there is a need to allow a fairly large air gap to exist between the magnetic means usually forming part of a rotor on the one hand and the stator poles on the other.

De statorpolen maken deel uit van ferromagnetische kernen, waaromheen windingen van een geïsoleerde elektrisch geleidende ader zijn aangebracht.The stator poles are part of ferromagnetic cores around which windings of an insulated electrically conductive vein are provided.

Het is een doel van de uitvinding, een 20 elektrische generator te verschaffen die niet onderhevig is aan de nadelen van de bekende generatoren en die zich bovendien leent om met zeer geringe toleranties door eenvoudige productieprocessen te worden vervaardigd.It is an object of the invention to provide an electric generator which is not subject to the disadvantages of the known generators and which moreover lends itself to be manufactured with very small tolerances by simple production processes.

Het is een verder doel van de uitvinding, een 25 elektrische generator zodanig op te bouwen, dat hij geringere afmetingen en een geringer gewicht vertoont. Bijvoorbeeld voor toepassing van een generator in samenhang met een windturbine is een gering gewicht van belang om de mechanische belasting van een dragende 30 constructie, bijvoorbeeld een paal, een kolom of dergelijke te verminderen. Hierdoor kan de dragende constructie lichter zijn en goedkoper worden uitgevoerd.It is a further object of the invention to construct an electric generator in such a way that it has smaller dimensions and less weight. For example, for use of a generator in conjunction with a wind turbine, a low weight is important in order to reduce the mechanical load of a load-bearing construction, for instance a pile, a column or the like. As a result, the load-bearing construction can be lighter and can be made cheaper.

101 1876 2101 1876 2

Bovengenoemde doelstellingen worden in het algemeen verwezenlijkt met een elektrische generator, omvattende: een huis; 5 een vast ten opzichte van dat huis opgestelde stator met een aantal in een krans gerangschikte polen vormende kernen van gelamineerd ferromagnetisch materiaal, rond welke kernen respectieve wikkelingen van geïsoleerde, elektrisch geleidende aders zijn 10 aangebracht, welke wikkelingen elektrisch zijn verbonden met elektrische aansluitingen, via welke tijdens bedrijf van de generator elektrische energie kan worden afgenomen; een rotor, die roteerbaar ten opzichte van het 15 huis gelagerd is, omvattende een aantal in een krans gerangschikte magneten, waarbij de magneten tijdens rotatie van de rotor de genoemde polen passeren en aldus respectieve spanningen over de genoemde wikkelingen veroorzaken; 20 die het kenmerk vertoont, dat de in een krans gerangschikte magneten worden gedragen door een metalen, bijvoorbeeld ferromagnetische, eerste ring, bijvoorbeeld via lijmverbindingen, welke metalen ring wordt gedragen door een uit met vezels 25 gewapende uitgeharde kunststof bestaande tweede ring, welke ringen zijn opgenomen in een behuizing; het veld in de magneten een richting bezit die overeenkomt met de axiale richting van de rotor; de kernen zich in axiale richting van de rotor 30 uitstrekken; en de kernen en de bijbehorende wikkelingen in met vezels gewapende, uitgeharde kunststof ingebed zijn en met die vezelgewapende kunststof een gesloten ronde structuur, bijvoorbeeld een schijf, vormen met een in 35 hoofdzaak uitsluitend uit gewapende kunststof bestaande centrale zone.The above objects are generally accomplished with an electric generator, comprising: a house; 5 a stator fixedly disposed relative to that housing with a plurality of cores of cores of laminated ferromagnetic material arranged in a corona, around which cores are arranged respective windings of insulated electrically conductive cores, which windings are electrically connected to electrical connections, via which can take off electrical energy during operation of the generator; a rotor which is rotatably mounted with respect to the housing, comprising a number of magnets arranged in a ring, the magnets passing said poles during rotation of the rotor and thus causing respective stresses over said windings; 20, characterized in that the magnets arranged in a wreath are carried by a metal, for instance ferromagnetic, first ring, for instance via glue connections, which metal ring is supported by a second ring consisting of fiber-reinforced hardened plastic, which rings are contained in a housing; the field in the magnets has a direction corresponding to the axial direction of the rotor; the cores extend in the axial direction of the rotor 30; and the cores and the associated windings are embedded in fiber-reinforced, hardened plastic and with that fiber-reinforced plastic form a closed round structure, for instance a disc, with a central zone consisting essentially exclusively of reinforced plastic.

1011876 31011876 3

In een specifieke uitvoering vertoont de generator de bijzonderheid dat de gewapende kunststof met glasvezels gewapende epoxy is.In a specific embodiment, the generator has the special feature that the reinforced plastic is glass-fiber reinforced epoxy.

Afhankelijk van de beschikbare ruimte en het 5 toelaatbare gewicht van de generator kan volgens een aspect van de uitvinding de generator omvatten een dubbelzijdig van respectieve kransen van magneten voorziene rotor, welke kransen magneten met twee respectieve statoren samenwerken. Met een dergelijke 10 uitvoering, waarbij de rotoren een nauwkeurig onderling corresponderende opbouw dienen te hebben, in het bijzonder met betrekking tot de onderlinge positionering van de magneten, kan worden bereikt, dat de rotor in hoofdzaak symmetrisch naar beide zijden wordt belast, 15 waardoor vermeden wordt, dat de magneten en kernen een zodanige kracht op elkaar uitoefenen, dat de schijfvormige rotor de neiging heeft bol te gaan staan.Depending on the space available and the permissible weight of the generator, according to an aspect of the invention, the generator may comprise a rotor provided on two sides with respective crowns of magnets, which crowns of magnets cooperate with two respective stators. With such an embodiment, in which the rotors must have an accurately mutually corresponding construction, in particular with regard to the mutual positioning of the magnets, it can be achieved that the rotor is loaded substantially symmetrically on both sides, which avoids magnets and cores exert such a force on each other that the disc-shaped rotor tends to bulge.

Dit zelfde voordeel kan worden bereikt met een uitvoering, waarin de kernen aan hun beide einden 20 respectieve polen vormen, die samenwerken met de in respectieve kransen gegroepeerde magneten van twee ter weerszijden van de stator opgestelde, star met elkaar gekoppelde rotoren.This same advantage can be achieved with an embodiment in which the cores at their two ends 20 form respective poles which cooperate with the magnets of two rotors arranged on either side of the stator and grouped together in respective cores.

Bij voorkeur vertoont de generator de 25 bijzonderheid dat het magneetmateriaal neodymium bevat. Deze laatste uitvoering kan in het bijzonder zodanig zijn uitgewerkt dat het magneetmateriaal NeFeB is.The generator preferably has the special feature that the magnet material contains neodymium. The latter embodiment can in particular be designed such that the magnetic material is NeFeB.

Magneten van het beschreven type hebben het grote voordeel, een zeer grote veldsterkte te kunnen 30 opwekken, hetgeen het overdrachtsrendement van de generator sterk kan bevorderen.Magnets of the type described have the great advantage of being able to generate a very high field strength, which can greatly enhance the transfer efficiency of the generator.

Een voorkeursuitvoering vertoont de bijzonderheid dat de rotor is opgenomen in een kunststof omhulling. Op dezelfde wijze vertoont in een 35 voorkeursuitvoeringsvoorbeeld de generator volgens de uitvinding het kenmerk dat de stator is opgenomen in een kunststof omhulling. Door deze beschreven structuren wordt een zeer goede bescherming van de rotor en/of de 101187η 4 stator verkregen, met inbegrip van de magneten en van de elektrische statorwikkelingen tegen weersinvloeden, chemische corrosie en dergelijke.A preferred embodiment has the special feature that the rotor is housed in a plastic casing. Likewise, in a preferred embodiment, the generator according to the invention has the feature that the stator is housed in a plastic casing. These described structures provide very good protection of the rotor and / or the 101187η 4 stator, including the magnets and of the electrical stator windings against weather influences, chemical corrosion and the like.

Productie van de rotor en/of de stator kan 5 plaatsvinden door gebruikmaking van giettechnieken in samenhang met vacuumvormen.Production of the rotor and / or the stator can take place by using casting techniques in conjunction with vacuum forming.

Zoals boven reeds beschreven, is het van het grootste belang dat de luchtspleet tussen rotor en stator zo klein en constant mogelijk is. Teneinde er voor te 10 zorgen dat deze luchtspleet zeer beheersbaar is en geen kans op kleine axiale afwijkingen tussen de rotor en de stator bestaat of gaat ontstaan kan volgens een aspect van de uitvinding de generator de bijzonderheid vertonen dat de rotor aan zijn buitenrand ten opzichte van de 15 stator gelagerd is, bijvoorbeeld met ten minste één rollager, een glijlager, een luchtlager of een magnetisch lager. Hiermee wordt tevens bereikt, dat een eventuele neiging tot boiling, zoals boven reeds besproken, effectief wordt tegengegaan.As already described above, it is of the utmost importance that the air gap between rotor and stator is as small and constant as possible. In order to ensure that this air gap is very controllable and that there is no risk of small axial deviations between the rotor and the stator, according to an aspect of the invention the generator can have the special feature that the rotor is at its outer edge relative to the stator is mounted with, for example, at least one roller bearing, a sliding bearing, an air bearing or a magnetic bearing. This also ensures that any tendency to boiling, as discussed above, is effectively counteracted.

20 Een belangrijk aspect van de uitvinding is hierin gelegen, dat specifieke delen zijn vervaardigd van kunststof, die eventueel met vezels gewapend kan zijn. Zoals beschreven kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van met glasvezels gewapende epoxy. Daar een dergelijke 25 uitgeharde kunststof- of composietmassa een slechte warmtegeleiding bezit, zou het gevaar bestaan dat bijvoorbeeld de zich rond de kernen uitstrekkende wikkelingen tot een temperatuur verhit raken, die boven een toegestane maximale waarde ligt. Volgens een aspect 30 van de uitvinding kan daarom met voordeel gebruik worden gemaakt van een variant, waarin de wikkelingen worden gekoeld door een geforceerde mediumstroom, bijvoorbeeld een luchtstroom.An important aspect of the invention lies in the fact that specific parts are made of plastic, which may be reinforced with fibers. As described, for example, glass fiber-reinforced epoxy can be used. Since such a cured plastic or composite mass has poor heat conduction, there would be a danger that, for example, the windings extending around the cores will be heated to a temperature which is above a permissible maximum value. According to an aspect of the invention, use can therefore advantageously be made of a variant in which the windings are cooled by a forced medium flow, for instance an air flow.

Als alternatief of in combinatie met de 35 genoemde geforceerde koeling kan de generator de bijzonderheid vertonen dat zich door elke kern heen ten minste één voor warmtetransportmedium doorstroombaar koelkanaal uitstrekt. Het warmtetransportmedium kan 101 1876 5 bijvoorbeeld een gas zoals lucht zijn of een vloeistof, zoals water of thermische olie. Een dergelijk koelkanaal kan zijn uitgevoerd als een leiding of buis van koper of kunststof of op andere geschikte wijze zijn uitgevoerd.Alternatively or in combination with the aforementioned forced cooling, the generator can have the special feature that at least one cooling channel which flows through heat transfer medium extends through each core. The heat transfer medium can be, for example, a gas such as air or a liquid such as water or thermal oil. Such a cooling channel can be designed as a conduit or tube made of copper or plastic or in another suitable manner.

5 Een specifieke uitvoering toont de bijzonderheid dat de kernen worden gedragen door een ring die in hoofdzaak uit gelamineerd ferromagnetisch materiaal bestaat. Deze uitvoering is in het bijzonder van belang in een configuratie, waarin aan elke een 10 elektrische wikkeling dragende kern een niet van een wikkeling voorziene kern is toegevoegd. De twee genoemde kernen vormen samen een magnetisch circuit. De magnetische reluctantie van dit circuit wordt door de genoemde ferromagnetische ring verlaagd.A specific embodiment shows the special feature that the cores are supported by a ring consisting mainly of laminated ferromagnetic material. This embodiment is of particular importance in a configuration in which an uncoiled core is added to each core carrying an electrical winding. The two named cores together form a magnetic circuit. The magnetic reluctance of this circuit is lowered by said ferromagnetic ring.

15 De genoemde uitvoering met een ring van gelamineerd ferromagnetisch materiaal kan met voordeel zodanig zijn uitgevoerd dat de ring in hoofdzaak uit gewikkeld bandmateriaal bestaat. In deze uitvoering zijn op op zichzelf algemeen bekende wijze de lamellen van 20 elkaar gescheiden door lagen papier, kunststof, lak, of dergelijke. Deze maatregel is op zichzelf algemeen gebruikelijk bij het bouwen van generatoren, motoren, transformatoren en dergelijke.The said embodiment with a ring of laminated ferromagnetic material can advantageously be designed in such a way that the ring mainly consists of wound tape material. In this embodiment, in a manner generally known per se, the slats are separated from each other by layers of paper, plastic, lacquer or the like. This measure is generally common in itself when building generators, motors, transformers and the like.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de 25 hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen: figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een windturbine volgens de uitvinding; figuur 2 een opengewerkt perspectivisch aanzicht van een deel van de windturbine volgens figuur 30 1; figuur 3 de in figuur 2 getoonde generator op grotere schaal; figuur 4 het detail IV volgens figuur 3; figuur 5 een plofaanzicht van de structuur 35 volgens de figuren 2 en 3; figuur 6 een met figuur 3 corresponderend aanzicht van een variant; 101187e 6 figuur 7 een schematische voorstelling van een deel van de rangschikking van de magneten ten opzichte van de polen; figuur 8 een volledig aanzicht van de in figuur 5 7 getoonde opbouw met weglating van de arcering,· en figuur 9 een schematisch doorsnede-aanzicht van een kern 16 met daarin opgenomen koelkanaal.The invention will now be elucidated with reference to the annexed drawings. Herein: figure 1 shows a perspective view of a wind turbine according to the invention; figure 2 shows a cut-away perspective view of a part of the wind turbine according to figure 30 1; figure 3 shows the generator shown in figure 2 on a larger scale; figure 4 shows detail IV according to figure 3; figure 5 shows an exploded view of the structure 35 according to figures 2 and 3; figure 6 shows a view corresponding with figure 3 of a variant; 101187e 6 Figure 7 is a schematic representation of part of the arrangement of the magnets relative to the poles; figure 8 is a complete view of the construction shown in figure 5, with the hatching omitted, and figure 9 is a schematic cross-sectional view of a core 16 with a cooling channel incorporated therein.

Figuur 1 toont een windturbine 1 met een hierna in detail te beschrijven elektrische generator 2 volgens 10 de uitvinding. De windturbine 1 omvat een paal 3 die in de grond is verankerd. De paal draagt de generator 2; de generator 2 draagt een turbinerotor 4 met drie aërodynamische turbinebladen 5, 6, 7.Figure 1 shows a wind turbine 1 with an electric generator 2 according to the invention to be described in detail below. The wind turbine 1 comprises a pole 3 anchored in the ground. The pole carries the generator 2; the generator 2 carries a turbine rotor 4 with three aerodynamic turbine blades 5, 6, 7.

Een pijl 8 duidt aan, dat de generator 2 met de 15 rotor 4 zodanig roteerbaar is, dat de axiale richting van de turbinerotor 4 altijd in een gewenste richting ten opzichte van de windrichting kan worden geplaatst. Niet is getekend, dat de bladen 5 om aërodynamische redenen rond hun langsas zwenkbaar kunnen zijn.An arrow 8 indicates that the generator 2 with the rotor 4 is rotatable such that the axial direction of the turbine rotor 4 can always be placed in a desired direction relative to the wind direction. It is not shown that blades 5 can be pivotable about their longitudinal axis for aerodynamic reasons.

20 De turbinerotor 4 vertoont een koepelvormige kap 9, waarin op de in het bijzonder in figuur 2 en figuur 3 getoonde wijze een lager 10 is opgenomen. Met een roteerbaar ten opzichte van paal 3 geplaatste draagkolom 11 is een horizontale as 12 gekoppeld, die ook 25 in het bijzonder in de figuren 2 en 3 duidelijk zichtbaar is. Met deze as is een uit met glasvezel gewapende epoxy bestaande schijf 13 met ventilatieopeningen 14 gekoppeld. Deze schijf doet dienst als statorschijf en draagt een in figuur 4 en figuur 5 getekende ijzeren ring 15, die 30 respectieve paren kernen 16,17 van gelamineerd ferromagnetisch materiaal, in het bijzonder staal, draagt. Staal is een materiaal dat een goede constructieve sterkte combineert met gunstige ferromagnetische eigenschappen. Rond de kernen 16 zijn 35 respectieve wikkelingen, bestaande uit geïsoleerd koperdraad, aangebracht. Deze wikkelingen zijn met het verwijzingsgetal 18 aangeduid. De paren kernen 16,17 zijn op de in figuur 5 getoonde wijze opgesteld. De kernen 101 1876 7 16,17 zijn door respectieve lijmverbindingen met de ijzeren ring 15 verbonden.The turbine rotor 4 has a dome-shaped cap 9, in which a bearing 10 is incorporated in the manner shown in particular in figure 2 and figure 3. A horizontal shaft 12, which is also clearly visible in particular in Figures 2 and 3, is coupled to a supporting column 11 placed rotatably relative to pole 3. A fiberglass-reinforced epoxy disc 13 with ventilation openings 14 is coupled to this shaft. This disk serves as a stator disk and carries an iron ring 15, shown in Figures 4 and 5, which carries 30 respective pairs of cores 16,17 of laminated ferromagnetic material, in particular steel. Steel is a material that combines good structural strength with favorable ferromagnetic properties. Around the cores 16, 35 respective windings, consisting of insulated copper wire, are arranged. These windings are designated by reference numeral 18. The pairs of cores 16, 17 are arranged in the manner shown in Figure 5. The cores 101 1876 7 16.17 are connected to the iron ring 15 by respective adhesive connections.

De statorschijf 13,15,16,17,18 is geheel ingebed in het genoemde epoxy-materiaal, zodanig dat de 5 polen 29,30, dat wil zeggen de vrije einden van de kernen 16,17, ook tegen weersinvloeden en chemische corrosie bestand zijn.The stator disc 13,15,16,17,18 is completely embedded in the said epoxy material, such that the 5 poles 29,30, i.e. the free ends of the cores 16,17, are also resistant to weathering and chemical corrosion. to be.

De as 12 draagt via lager 10 de turbinerotor 4. Deze rotor omvat verder een roteerbaar rotorhuis 19, dat 10 via een randlagering 20 met de verbrede buitenrand 21 van statorschijf 13 roteerbaar gekoppeld is onder handhaving van een nauwkeurige onderlinge positionering.The shaft 12 carries the turbine rotor 4 via bearing 10. This rotor further comprises a rotatable rotor housing 19, which is rotatably coupled via an edge bearing 20 to the widened outer edge 21 of stator disc 13, while maintaining an accurate mutual positioning.

Deze positionering is van belang in verband met het feit, dat het rotorhuis 19 een ringvormige omkasting 15 22 draagt waarin een ringvormige glasvezel-epoxystructuur 23 is opgenomen. Deze draagt via een stalen ring 24 NeFeB-magneten 25 die met lijm aan de ring 24 zijn gehecht. De magneten 25 zijn kransvormig gerangschikt.This positioning is important in view of the fact that the rotor housing 19 carries an annular housing 15 in which an annular glass fiber epoxy structure 23 is incorporated. It carries NeFeB magnets 25 via a steel ring 24 which are adhered to the ring 24 with glue. The magnets 25 are arranged in a crown shape.

Aan de hand van de figuren 7 en 8 zal worden getoond, hoe 20 ze ten opzichte van de polen 29,30 zijn geplaatst.It will be shown with reference to Figures 7 and 8 how they are positioned with respect to the poles 29, 30.

Zoals in het bijzonder figuur 4 toont, bevindt zich tussen polen 29,30 en de daarheen gerichte vlakken van de magneten 25 een luchtspleet 31. Hierbij wordt aangetekend dat ook deze magneten en de bijbehorende ring 25 24 zijn omhuld met epoxy, waardoor de corrosiebestendigheid van de rotor zeer goed is, evenals reeds beschreven bij de stator.As shown in particular in Figure 4, there is an air gap 31 between poles 29, 30 and the surfaces of the magnets 25 directed thereto. It is noted here that these magnets and the associated ring 24 are also coated with epoxy, so that the corrosion resistance of the rotor is very good, as already described with the stator.

De geringe afmetingen van luchtspleet 31 zijn van wezenlijk belang voor een gunstig 30 overdrachtsrendement van de generator 2. In dit verband vervult de randlagering 20 een belangrijke rol. Hiermee kan de luchtspleet een vaste, ten opzichte van de stand der techniek zeer geringe waarde bezitten.The small dimensions of air gap 31 are essential for a favorable transfer efficiency of the generator 2. In this connection, the edge bearing 20 plays an important role. The air gap can hereby have a fixed value, which is very small compared to the prior art.

De ventilatiegaten 24 dienen voor een 35 geforceerde koeling van de generator 2. In het voorliggende geval van een windturbine-generator zal de geforceerde koeling door lucht kunnen plaatsvinden. Een eenvoudige geforceerde koeling kan worden gerealiseerd 101 1876 δ door de gaten 14 aan hun buitenzijde bijvoorbeeld van eenvoudige schoepen te voorzien. In een ander geval, waarin bijvoorbeeld de generator in een waterkrachtcentrale wordt gebruikt, kan de geforceerde 5 koeling plaatsvinden door gebruikmaking van het langsstromende water als koelend medium. Ook bij gebruik van de generator volgens de uitvinding aan boord van schepen kan water een zeer geschikt koelend medium zijn.The ventilation holes 24 serve for forced cooling of the generator 2. In the present case of a wind turbine generator, the forced cooling by air can take place. A simple forced cooling can be realized 101 1876 δ by providing the holes 14 on their outside with, for example, simple blades. In another case, in which, for example, the generator is used in a hydroelectric power station, the forced cooling can take place by using the water flowing past as a cooling medium. Also when using the generator according to the invention on board ships, water can be a very suitable cooling medium.

Niet is getekend, dat voorzieningen aanwezig 10 dienen te zijn om de bij het roteren van de rotor in de wikkelingen 18 opgewekte elektrische energie af te nemen om die voor gebruik geschikt te maken.It is not shown that provisions must be present to take off the electrical energy generated in the windings 18 when the rotor is rotated in order to make it suitable for use.

Figuur 3 overziend, zal duidelijk zijn dat de turbinerotor 4 ten opzichte van de vast opgestelde stator 15 roteerbaar is gedragen door lagers 10 en 20.In view of figure 3, it will be clear that the turbine rotor 4 is rotatably supported by bearings 10 and 20 relative to the fixed stator 15.

Figuur 4 toont het detail IV uit figuur 2 op vergrote schaal.Figure 4 shows detail IV from figure 2 on an enlarged scale.

Figuur 5 toont een plofaanzicht van de structuur volgens de figuren 2 en 3.Figure 5 shows an exploded view of the structure according to Figures 2 and 3.

20 Figuur 6 toont een opbouw, die in zoverre verschilt van de structuur volgens de figuren 2,3,4 en 5, dat de rotor dubbelzijdig is uitgevoerd. De ring 24 draagt twee kransen magneten respectievelijk 25, 25', die samenwerken met respectievelijk de stator 25 15,16,17,18,29,30 en een tweede stator 15',16',17',18',29',30'. De dubbel uitgevoerde rotor 24,25,25' is strikt symmetrisch met gelijke onderlinge afstanden of luchtspleten ten opzichte van de polen 29,30; 29',30' opgesteld. Hiermee wordt de rotor 26 in 30 hoofdzaak symmetrisch belast door de statoren 27 en 28. Bij een nauwkeurig symmetrische belasting kan de randlagering 20, die in het bijzonder in figuur 5 duidelijk zichtbaar is bij de enkelzijdige uitvoering, zonder bezwaar achterwege worden gelaten.Figure 6 shows a structure which differs from the structure according to Figures 2, 3, 4 and 5 in that the rotor is double-sided. The ring 24 carries two wreaths of magnets 25, 25 ', respectively, which cooperate with the stator 25 15,16,17,18,29,30 and a second stator 15', 16 ', 17', 18 ', 29', respectively. 30 '. The double-edged rotor 24,25,25 'is strictly symmetrical with equally spaced or air gaps from the poles 29,30; 29 ', 30'. The rotor 26 is hereby loaded substantially symmetrically by the stators 27 and 28. With an accurately symmetrical load, the edge bearing 20, which is clearly visible in particular in figure 5 with the single-sided design, can be omitted without any problem.

35 Niet is getoond dat de uitvoering volgens figuur 6 in die zin zou kunnen worden gemodificeerd, dat de plaats van de statoren 27,28 wordt ingenomen door twee rotoren van het in figuur 5 getoonde type, waartussen 101 1876 9 zich de plaats van rotor 26 innemende dubbelzijdige stator bevindt,It has not been shown that the embodiment according to Figure 6 could be modified in that the position of the stators 27, 28 is occupied by two rotors of the type shown in Figure 5, between which the location of rotor 26 is located. endearing double-sided stator,

Figuur 7 toont de paren polen 29,30 met de bijbehorende wikkelingen en met een arcering de magneten 5 25 .Figure 7 shows the pairs of poles 29,30 with the associated windings and with magnets the magnets 25.

De aandacht wordt er op gevestigd, dat de magneten een ten opzichte van de zuivere radiale richting schuine stand innemen. Hiermee wordt verzekerd, dat de uitgangsspanning van elke wikkeling 18 een in hoofdzaak 10 sinusvormig verloop bezit zonder abrupte inschakel- en uitschakelverschijnselen.Attention is drawn to the fact that the magnets assume an inclination relative to the pure radial direction. This ensures that the output voltage of each winding 18 has a substantially 10 sinusoidal pattern without abrupt turn-on and turn-off phenomena.

Figuur 8 toont de structuur in kwestie. Hieruit blijkt dat elke stator is onderverdeeld in zes identieke segmenten, waarbij diagonaal tegenover elkaar gelegen 15 segmenten elektrisch met elkaar samenwerken, zodanig dat de drie paren segmenten een driefasen-structuur vertonen. Zoals uit de figuur duidelijk zal zijn, strekken de polen 29,30 zich in dit aanzicht in hoofdzaak in radiale richting uit. Ter wille van de duidelijkheid zijn slechts 20 enkele wikkelingen 18 getekend in gestileerde vorm.Figure 8 shows the structure in question. This shows that each stator is divided into six identical segments, with diagonally opposite segments interacting electrically with each other such that the three pairs of segments exhibit a three-phase structure. As will be apparent from the figure, the poles 29, 30 extend substantially radially in this view. For the sake of clarity, only 20 single windings 18 are drawn in stylized form.

De aandacht wordt er op gevestigd dat de getekende paren segmenten I-IV, II-V, III-VI respectieve faseverschuivingen van 120° vertonen. Dit is te zien door de betreffende relatieve posities in de getekende stand 25 van de magneten 25 ten opzichte van de polen 29,30. Deze faseverschuivingen van 120° corresponderen met de noodzakelijke faseverschuiving in een driefasen-configuratie.Attention is drawn to the fact that the drawn pairs of segments I-IV, II-V, III-VI show respective phase shifts of 120 °. This can be seen by the relative positions in the drawn position 25 of the magnets 25 with respect to the poles 29, 30. These 120 ° phase shifts correspond to the necessary phase shift in a three-phase configuration.

Figuur 9 toont een kern 16, waarbij terwille 30 van de duidelijkheid de wikkeling 18 niet is getekend. De kern 16 omvat een intern koelkanaal 34 met een inlaatbuisstomp 32 en een uitlaatbuisstomp 33 (zie ook figuur 4). Het is in het bijzonder van belang, dat de eindzones 35,36 van kern 16 effectief worden gekoeld door 35 koelmedium dat door koelkanaal 34 stroomt. In deze zones is de warmte-accumulatie het grootst en is derhalve de meest effectieve koeling vereist.Figure 9 shows a core 16, where the winding 18 is not shown for the sake of clarity. The core 16 comprises an internal cooling channel 34 with an inlet tube stub 32 and an outlet tube stub 33 (see also Figure 4). It is particularly important that the end zones 35, 36 of core 16 be effectively cooled by cooling medium flowing through cooling channel 34. In these zones, the heat accumulation is greatest and therefore the most effective cooling is required.

10118761011876

Claims

An electric generator, comprising: a house; a stator fixedly disposed relative to that housing with a plurality of cores of laminated ferromagnetic material arranged in a corona, around which cores are arranged respective windings of an insulated, electrically conductive cores, which windings are electrically connected to electrical connections, via which electrical energy can be taken from the generator during operation; a rotor rotatably mounted with respect to the housing, comprising a number of magnets arranged in a ring, the magnets passing said poles during rotation of the rotor and thus causing respective stresses over said windings; characterized in that the magnets arranged in a wreath are carried by a metal, for instance ferromagnetic, first ring, for instance via glue connections, which metal ring is supported by a second ring consisting of fiber-reinforced hardened plastic, which rings are incorporated in a housing; The field in the magnets has a direction corresponding to the axial direction of the rotor; the cores extend in the axial direction of the rotor; and the cores and the associated windings are embedded in fiber-reinforced, hardened plastic and form a closed round structure, for instance a disc, with said fiber-reinforced plastic, with a central zone consisting mainly of reinforced plastic. 101 1876

The generator of claim 1, wherein the reinforced plastic is glass fiber reinforced epoxy.

3. Generator as claimed in claim 1, comprising a rotor provided on two sides with respective crowns of magnets, which crowns of magnets cooperate with two respective stators.

Generator according to claim 1, wherein the cores at their two ends form respective poles which cooperate with the magnets of two rotors arranged on either side of the stator and grouped in respective cores.

The generator of claim 1, wherein the magnet material contains neodymium.

6. Generator according to claim 5, wherein the magnetic material is NeFeB.

Generator according to claim 1, wherein the rotor is contained in a plastic housing.

Generator according to claim 1, wherein the stator is housed in a plastic housing.

Generator as claimed in claim 1, wherein the rotor is mounted on its outer edge relative to the stator, for instance with at least one roller bearing, a slide bearing, an air bearing or a magnetic bearing.

10. A generator according to claim 1, wherein the windings are cooled by a forced medium flow, for instance an air flow.

The generator of claim 1, wherein at least one cooling channel flowable through heat transport medium extends through each core.

The generator of claim 1, wherein the cores are supported by a ring consisting essentially of a laminated ferromagnetic material.