WO2016023816A1 - Verfahren zum herstellen einer formspule für ein statorblechpaket - Google Patents

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Jochen RÖER
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a forming coil for insertion into a laminated stator core of a synchronous generator of a gearless wind energy plant. Moreover, the present invention relates to such a forming coil and a winding package having a plurality of forming coils. In addition, the present invention relates to a synchronous generator with such form coils or with such a winding package. Moreover, the present invention relates to a wind turbine.
  • Gearless wind turbines have very slowly rotating generators.
  • slowly rotating synchronous generators have proved to be advantageous, in particular ring generators.
  • a generator to stiffen hen in which the magnetically active elements are arranged on a ring area around the axis of rotation of the generator.
  • Such a synchronous generator has a stator which has a laminated core in which windings are received in grooves. During operation of the generator, voltages and thus currents are generated in these windings. Because such a synchronous generator for a gearless wind turbine is turning very slowly, e.g. approximately in the range of 15 rpm, it has a very high number of stator slots and thus stator poles. The number may be in the range of, for example, 48, 96, 192 or even higher. The manufacture or winding of such stators can thus be very complex.
  • a method for producing a preformed coil according to claim 1 is proposed.
  • Such a method of manufacturing a forming coil produces a forming coil which is prepared for insertion into a laminated stator core of a synchronous generator of a gearless wind turbine.
  • such a shaping coil encloses six stator poles or stator teeth. It is then in a first and a seventh groove.
  • this preformed coil is carried out in such a way that at least one flat printed conductor is first cut out of a metal sheet. Accordingly, this trace is as flat as the sheet from which it was cut out.
  • the thus cutout conductor is then, for example, designed as a large U or similar, or designed as a part, in particular a half of a U. In the case of this U-shaped configuration, the two legs can be very long and very close to each other.
  • the cut-out conductor tracks are bent so that a first groove track section for insertion into a first groove of the laminated core, a second groove track section for insertion into a second groove of the laminated core and at least one winding head section connecting the two groove track sections and to be arranged outside the grooves are formed ,
  • the folding is done so that the two Nutbahn- sections are basically moved parallel to each other.
  • one groove track section can be raised relative to the other groove track section become.
  • the mold coil thus produced corresponding to a one-piece construction, which has been cut out of the sheet and brought into their shape by bending and thereby essentially represents a rigid component.
  • many such form coils are now produced and connected to one another.
  • the next shaping coil of this phase would therefore be inserted into the 13th and 19th grooves and the first groove track section of one of these two shaping coils would be electrically connected to the second groove track section of the second of these two shaping coils.
  • a first phase former would be inserted into first and seventh slots, and next, a next phase former would be inserted into the second and eighth slots.
  • One possibility for ensuring such juxtaposition, whereby the shaping coils can be successively inserted one after the other into the grooves, as described above, is by a corresponding shaping.
  • One possibility of the shaping is that a part of the winding head section is offset by a width of the first or second groove track section.
  • both the first and the second Nutbahnabites are the same width and also this staggered portion of the winding overhang portion is also so wide. To put it bluntly, this would result in a constellation in which the first shaping coil is inserted with its first groove track section into the first groove when it is inserted.
  • this offset section of the winding head section projects beyond the slot opening of the stator.
  • this section also projects beyond the unequipped section of the winding head section of the first shaping coil.
  • the necessary crossing area can be created here, which is necessary in order to guide this second shaping coil from the second to the eighth groove and thus to cross the section of the first shaping coil which extends to the seven groove.
  • successively the form coils can be inserted as already described above.
  • the configuration of these winding head sections is thus possible very flat, so that this successive nested insertion is possible.
  • a forming coil from a piece of sheet metal.
  • This can also create a stable structure that can be mechanically stable and resilient.
  • many identical form coils can be manufactured with only very small tolerances to each other.
  • the transition between the groove sections over the winding head section can be designed to be very stable due to this one-piece construction.
  • the form coil can alternatively be made of at least two composite sheet metal sections, in particular by a sheet metal section comprising a first Nutbahnabêt and the winding head portion and the second sheet metal portion comprises a second Nutbahnabites.
  • These individual sheet metal sections can then, for example. After folding, be assembled. This can be done, for example, by screwing or welding. In this case, an increased effort to compound as well as any durability problems would be accepted by the assembly, but it can simplify the production of the individual parts.
  • the Nutbahnabête each have a web surface. This web surface has formed a portion of a sheet surface of the sheet during or prior to being cut out of the sheet.
  • the forming coil is now designed so that it is prepared for insertion into the laminated core, namely in the grooves, in a direction parallel to this web surface.
  • the surface bears on one side of the respective groove or, at least in the state inserted into the groove, runs parallel to the side of the groove.
  • a forming bobbin is then assembled from at least two such cut and partially folded groove track sections.
  • four such Nutbahnabitese be assembled so that the form of coil is not only U-shaped, but also loop-shaped, so that therefore two Nutbahnabitese each lie in a groove.
  • the Nutbahnabitese interconnected via the winding head portion are arranged plane-parallel to each other, namely as intended in different grooves and thus in different planes.
  • the so interconnected Nutbahnabête so for example two or four, form the produced form of coil, which is designed to be rigid.
  • Each groove track section preferably has a winding head part section.
  • two Nutbahnabitese are connected in the region of their winding head sections, in particular they are welded together. This is done so that the two winding head part sections form the winding head section.
  • the Nutbahnabitese are formed with their winding head portions so that the two winding head portions touch substantially in a region in which they are welded together before the Nutbahnabitese are used as intended in corresponding two grooves.
  • Each groove track section thus has a Nutschen- angle, which runs in each case a groove, and at least one winding head portion section which extends outside of the groove.
  • the cutting and folding thus creates sub-elements that are already adapted in their form to the use in the stator so that they can form a winding of the stator together with many other Nutbahnabitesen, which are also each inserted into their grooves.
  • Nutbahnabitese are hereby welded together and inserted as a finished coil in each case 2 grooves.
  • the sheet, which forms the starting material is made of aluminum.
  • a forming coil is formed, and as a result, a winding of the stator made of aluminum.
  • Aluminum is less electrically conductive than copper, so copper is usually preferred over aluminum.
  • known machines are usually designed for the use of copper, because in the nominal operation of the machine, its temperature development is known. This knowledge of the temperature development is based on the known electrical properties, in particular the expected current and the resulting heat, especially in the copper windings. This heat must be dissipated by the design of the generator.
  • higher heating is expected due to the higher specific resistance, which speaks against the use of aluminum. In particular, higher temperatures would be expected, on the discharge of the machine is not designed.
  • the weight of such a generator with aluminum windings is significantly lower than when using copper, because although copper can achieve the same electrical conductivity with less cross-section, ie less volume, but copper has a much higher specific gravity. Due to the favorable filling factor by the provision of the proposed flat conductor tracks, a similar ohmic resistance of the winding can be achieved in a first approximation with these slot track sections made of aluminum in slots of approximately the same size, as in the case of the use of copper round wires.
  • the cutting out of the conductor tracks or conductor track sections preferably takes place by means of water jet cutting or lasers.
  • the groove track sections at least their groove legs, be separated into a plurality of parallel line sections become. Accordingly, several line sections are adjacent to each other, based on the sheet from which they are cut, so based on this flat orientation. When inserting into the respective grooves, however, these line sections lie one above the other, ie they lie one above the other from a slot base to a slot opening. Thus, they are layered in the radial direction and thus can prevent cross-currents in the radial direction, which can occur due to current displacement effects in the operation of the generator.
  • This division into several parallel line sections can be done by water cutting or laser cutting and preferably this is done before folding.
  • An advantageous embodiment also proposes that spaces between the parallel line sections of the separated Nutbahnabête receive an electrical insulation material.
  • the single lanes are not very stable.
  • the advantage of the sheet metal coil is to provide a geometrically exact and identical design of the winding heads with a large surface area and thus a good cooling property. This can be favored by such a casting.
  • a first parallel line section extends from a first groove track section to a second groove track section, wherein such a line section changes its relative position in the respective groove, that is, from the one groove from the lower region or base region in the other groove to an upper groove Area, that is led to the opening area.
  • a parallel line section in the winding head area which connects namely these two Nutbahnabête, deflected accordingly. Again, this may be advantageous in terms of consideration of current displacement effects.
  • the parallel line sections of a slot track section preferably have different cross sections. This results in partially different conductances in different positions of the respective groove. This also takes into account that different strong currents can occur.
  • the individual webs must be pulled through as electrically separate single webs, also in the area of the winding heads.
  • these connecting elements between the form coils can be performed without single tracks.
  • a shaping coil is also proposed, which was produced by a method according to one of the preceding embodiments.
  • a winding package is also proposed that has a plurality of shaping coils according to at least one embodiment described above.
  • the winding package preferably has a plurality of shaping coils and in each case a connecting section between two shaping coils, wherein the connecting section is produced by cutting out a flat line region from a metal sheet, in particular also from an aluminum sheet, and folding the flat conductive region so that it contacts two groove track sections for connecting the same can be attached. He is changed by the bending so that he can overlap several grooves between the two form coils. In particular, it will connect a groove track portion of the first die coil to a groove track portion of the second die coil. It overlaps, for example, the 8th to 12th groove when the one Nutbahnabêt is arranged in the 7th and the other groove portion of the other form of coil in the 13th groove, as would be the case with a 6-phase system.
  • the connecting section preferably corresponds in its construction to the winding head section.
  • a winding package which can also be referred to simply as a winding or overall winding of the stator, thus comprises all the necessary coils. In the fall of a 6-phase system, this winding package thus includes all six phases. This is generally true.
  • a wound stator therefore presents itself in such a way that winding-head sections of the shaping coils protrude on both sides of the stator lamination stack.
  • the connecting sections are present, namely one each between two form coils.
  • a stator of a generator of a gearless wind power plant which has a stator with a laminated stator core.
  • a winding package according to one of the embodiments described above is used. This can also be described as wound stator laminated core with a winding package according to one of the above embodiments.
  • the grooves of the laminated stator core are rectangular in their cross-section, in particular without constriction of the intended opening to the air gap.
  • the plate-shaped Nutbahnabitese can be inserted in a simple manner in the radial direction. It has been found that the expansion of the corresponding grooves has no significant effect on the behavior, in particular magnetic behavior of the generator. Especially a feared high ripple has not set in.
  • this rectangular cross-sectional shape can be easily provided, and thereby it can be achieved to easily manufacture such a stator and corresponding generator.
  • This also makes it possible to implement a higher degree of automation when loading.
  • a synchronous generator of a gearless wind turbine is also proposed, which has a stator according to an embodiment described above.
  • FIG. 1 shows a wind energy plant in a perspective view.
  • FIG. 2 shows schematically in a side view a generator of a gearless wind energy plant.
  • FIG. 3 schematically shows a stator of a generator of a gearless wind power plant in a side view.
  • Figure 4 shows schematically a section of a stator of a generator of a gearless wind turbine with two inserted coil form.
  • Figure 7 shows the two Nutbahnabitese of Figures 5 and 6 in a composite state to a first loop state.
  • FIGS. 8 and 9 show third and fourth groove track portions of a forming coil.
  • Figure 10 shows the two Nutbahnabitese of Figures 8 and 9 in a composite state to a second loop state.
  • FIG. 11 shows a forming coil composed of the four groove track sections of FIGS. 5, 6, 8 and 9.
  • FIG. 12 shows two form coils connected to one another via a connecting section, in each case according to FIG.
  • FIG. 1 shows a wind energy plant 100 with a tower 102 and a nacelle 104.
  • a 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.
  • FIG. 2 shows schematically in a side view a generator 1 with a rotor 2 with a rotor carrier 4 and a rotor pole region 6 which can rotate in the stator 10 of the generator 1 separated by an air gap 8.
  • the stator 10 is held by a stator support 14 which, like the rotor support 4, is preferably star-shaped.
  • a winding head 16 is also indicated on both sides. In this respect, the winding head is the area of the winding which in each case establishes a connection between individual grooves.
  • FIG. 3 shows a non-wound stator 10 in a side view, which may also be referred to as an axial view.
  • unwound grooves 12 There are also schematically shown unwound grooves 12.
  • the grooves 12 alternate with teeth 18 and the teeth 18 are, together with a base portion 20 by layering many individual sheets, namely packet stacked to form a stator lamination formed.
  • FIG. 4 now shows, in a perspective cutout, a laminated stator core 40 with a plurality of substantially rectangular cross-section grooves or stator slots 42.
  • two exemplary former coils 44 are inserted and these two former coils 44 are connected to a connecting section 46.
  • Figure 4 is an illustrative representation and does not necessarily reflect the order of filing of the stator lamination stack 40.
  • the two form coils 44 shown form part of the winding of one of six phases.
  • Both form coils 44 are each composed of four Nutbahnab mustarden 48. In each case two Nutbahnab mustarde or a part thereof, namely the groove legs 66 are received in one of the grooves 42.
  • the same reference numeral, namely 48 is used here for the sake of simplicity, although the groove track sections 48 differ in some details, as can already be seen in FIG.
  • Each Nutbahnabites 48 has at least one winding head portion 50, which are each disposed outside of the grooves 42. Two winding head sections 50 are each assembled to form a winding head section 52. This composition is achieved by welding at the weld 54.
  • the winding head sections 52 very closely resemble the connecting section 46.
  • the two differences are basically only that the connecting portion 46 attached to connecting legs 56 each to a Nutbahnabites, namely, are welded.
  • the connecting section 46 has no weld seam, like the weld seam 54 of the winding head sections 52.
  • FIGS. 5 and 6 now each show a groove track section 48.
  • FIG. 5 has a winding head section 50 and a connection region 58.
  • a connection to a connection section 46 is to be established at the connection region 58 or, in the case of the last form coil, a connection for electrical connection of the generator can be provided there.
  • the Nutbahnabêt 48 of Figure 6 has two winding head portions 50, which are each to be connected to a winding head portion of a further Nutbahnabites, namely once with that of Figure 5 and the other with that of Figure 8.
  • FIG. 7 shows the two groove track sections 48 of FIGS. 5 and 6 assembled. They are welded in their two winding head sections 50 at the weld 54. Accordingly, the winding head section 52 is also produced there.
  • FIGS. 8 and 9 likewise show two groove track sections 48 and here the groove track section 48 of FIG. 8 has two winding head section sections 50 and the groove track section 48 of FIG. 9 has only one winding head section 50.
  • FIG. 10 shows the connection of these two groove track sections 48 of FIGS. 8 and 9. Here, too, the connection takes place at the weld seam 54, so that a stable overall part is produced and the winding head section 52 is also formed.
  • the shaping bobbin 44 has two lowered regions 62.
  • This lowered region 62 is very marked on the left-hand side in FIG It is difficult to see in the right side, because it is covered by part of a groove track section.
  • This lowered region 62 is achieved by a deflection section 64.
  • This deflecting section 64 deflects the respective groove leg 66 of the relevant groove track section 48 downward accordingly.
  • a groove leg 66 is here, and not only in the illustrated embodiment, the part of the Nutbahnabitess referred to, which lies as a straight portion in the respective groove. From here, the deflecting section 64 deflects the groove track section essentially downwards by a width of the groove leg 66.
  • FIG. 4 shows two inserted shaping coils 44, which both belong to the same phase.
  • the first form of coil 44 in the first groove N1 and the seventh groove N7 would be a form of coil 44, not shown here is, a next phase in the second groove N2 and the eighth groove N8.
  • this form spool 44 not shown, must be crossed at the lowered portion 62 in the first and seventh grooves N1 and N7. This is made possible by this lowering of the lowered area 62. It can be seen that all the form coils 44, that is to say not only those of the first phase but of all phases, are thus initially used, in order subsequently to connect the form coils of the respective phases through the connection sections 46.
  • the form coil shown in the figures namely sheet metal coil, has two turns. It therefore consists within a groove of two metal sheets, e.g. each 6mm. It may also be a coil with e.g. be realized five turns in the described technique by five sheet metal tracks are each 3mm in a groove.
  • An essential idea of the invention is to use instead of wire sheet metal and to use the well automatable method lasers, or water jet cutting, edging and welding.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Formspule (44) zum Einsetzen in ein Statorblechpaket (40) eines Synchrongenerators (1) einer getriebelosen Windenergieanlage (100), umfassend die Schritte Ausschneiden wenigstens einer ersten flachen Leiterbahn aus einem Blech mit einem ersten Nutbahnabschnitt (48) zum Einlegen in eine erste Nut (42) des Blechpakets (40), Ausschneiden wenigstens einer zweiten flachen Leiterbahn aus einem Blech mit einem zweiten Nutbahnabschnitt zum Einlegen in eine zweite Nut (42) des Blechpakets (40) und Abkanten der ersten und/oder zweiten ausgeschnittenen Leiterbahn so, dass ein abgekanteter Wickelkopfabschnitt (52) entsteht, zum Verbinden des ersten und zweiten Nutbahnabschnitts (48).

Description

Verfahren zum Herstellen einer Formspule für ein Statorblech paket
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellen einer Formspule zum Einsetzen in ein Statorblechpaket eines Synchrongenerators einer getriebelosen Windenergieanlage. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Formspule und ein Wicklungspaket mit mehreren Formspulen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfin- 5 dung einen Synchrongenerator mit solchen Formspulen bzw. mit einem solchen Wicklungspaket. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Windenergieanlage.
Getriebelose Windenergieanlagen weisen sehr langsam drehende Generatoren auf. Als vorteilhaft haben sich hierbei langsam drehende Synchrongeneratoren erwiesen, insbesondere Ringgeneratoren. Dabei ist unter einem Ringgenerator ein Generator zu versteif) hen, bei dem die magnetisch wirksamen Elemente auf einem Ringbereich um die Drehachse des Generators angeordnet sind.
Ein solcher Synchrongenerator weist einen Stator auf, der ein Blechpaket aufweist, in dem Wicklungen in Nuten aufgenommen sind. Im Betrieb des Generators werden in diesen Wicklungen Spannungen und damit Ströme erzeugt. Weil ein solcher Synchron- 15 generator für eine getriebelose Windenergieanlage sehr langsam drehend ist, z.B. etwa im Bereich von 15 U/min, weist er eine sehr hohe Anzahl von Statornuten und damit Statorpolen auf. Die Anzahl kann im Bereich von bspw. 48, 96, 192 oder noch höher liegen. Das Herstellen oder Bewickeln solcher Statoren kann somit sehr aufwändig sein.
Ein Verfahren zum Bewickeln solcher Statoren, also das Bewickeln von Statorblech pake- 20 ten ist beschrieben in dem US Patent 7,432,610. Dort werden in einem aufwändigen, gleichwohl sehr vorteilhaft etablierten Verfahren Kupferwicklungen für ein 6-phasiges System, nämlich zwei 3-phasige Systeme gewickelt. Dabei sind je Phase zwei Stränge aus vielen einzelnen Kupferdrähten vorgesehen, so dass bei dieser kontinuierlichen Wicklung, die dort beschrieben ist, insgesamt 12 Wicklungsstränge gewickelt werden 25 müssen. Das Bewickeln eines solchen Statorblechpakets, das einen Durchmesser von etwa fünf Meter haben kann, kann für mehrere gut zusammenarbeitende Mitarbeiter mehrere Tage dauern. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: US 2007/0170810 A1 und DE 102 15 937 A1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine verbesserte Lösung vorzuschla- gen. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die das Fertigen eines solchen Synchrongenerators einer getriebelosen Windenergieanlage vereinfacht, möglichst auch kostengünstiger gestaltet. Zumindest soll zu bisher bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer Formspule gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein solches Verfahren zum Herstellen einer Formspule stellt eine Formspule her, die zum Einsetzen in ein Statorblechpaket eines Synchrongenerators einer getriebelosen Windenergieanlage vorbereitet ist.
Um das durchgehende Drahtbündel des in US Patent 7,432,610 beschriebenen Generators mit eingelegten Einzelspulen elektrisch abzubilden, nämlich mit Einzelspulen wie die vorgeschlagene Formspule, müssen die Einzelspulen miteinander verbunden werden, damit eine Reihenschaltung der Einzelspulen entsteht.
Für den Fall eines 6-phasigen Systems umschließt eine solche Formspule sechs Statorpole bzw. Statorzähne. Sie liegt dann also in einer ersten und einer siebten Nut.
Die Herstellung dieser Formspule erfolgt erfindungsgemäß nun so, dass zunächst aus einem Blech wenigstens eine flache Leiterbahn ausgeschnitten wird. Entsprechend ist diese Leiterbahn genauso flach wie das Blech, aus dem sie ausgeschnitten wurde. Die so ausgeschnittene Leiterbahn ist dann bspw. wie ein großes U oder ähnlich gestaltet, oder wie ein Teil, insbesondere eine Hälfte von einem U gestaltet. Im Falle dieser U-förmigen Ausgestaltung können die beiden Schenkel sehr lang und sehr nah aneinander liegen. Im nächsten Schritt erfolgt dann ein Abkanten der ausgeschnittenen Leiterbahnen so, dass ein erster Nutbahnabschnitt zum Einlegen in eine erste Nut des Blechpakets, ein zweiter Nutbahnabschnitt zum Einlegen in eine zweite Nut des Blechpakets und wenigstens ein die beiden Nutbahnabschnitte verbindender und außerhalb der Nuten anzuordnender Wickelkopfabschnitt entsteht. Das Abkanten erfolgt so, dass die beiden Nutbahn- abschnitte im Grunde zueinander parallel verschoben werden. Durch das Abkanten kann also bspw. der eine Nutbahnabschnitt relativ zum anderen Nutbahnabschnitt angehoben werden. Durch ein Kippen der beiden Nutbahnabschnitte, nämlich durch entsprechendes Abkanten des Wickelkopfabschnitts entsteht eine Ausgestaltung, bei der, bezogen auf die Ebene des Ausgangsblechs, aus dem die Leiterbahn ausgeschnitten wurde, ein beabstandetes übereinander Anordnen dieser Nutbahnabschnitte resultiert. Diese beiden Nutbahnabschnitte bleiben dabei in ihrer Anordnung zueinander planparallel, die übereinander angeordnet sind. Im Vorgang des Abkantens können Zwischensituationen auftreten, bei denen die beiden Nutbahnabschnitte kurzfristig nicht planparallel zueinander sind, aber im Wesentlichen und besonders nach vollständigem Abkanten weisen diese beiden Nutbahnabschnitte die genannten Planparallelität zueinander auf. Im Falle einer Blechformspule mit zwei Windungen werden vorzugsweise insgesamt vier gelaserte und gekantete Bleche zu einer Spule verschweißt, die dann in das Blechpaket eingelegt wird.
Diese beiden Nutbahnabschnitte können nun in die entsprechende Nut des Blechpakets eingesetzt werden. Im Falle des 6-phasigen Systems also in eine erste und siebte Nut. Diese beiden Nutbahnabschnitte sind nicht exakt planparallel, weil das Statorblechpaket eine Kreisform aufweist und die Formspule und damit die beiden Nutbahnabschnitte in radialer Richtung eingesetzt werden, werden hier aber zur Beschreibung Ihrer grundsätzlichen Anordnung zu einander als planparallel bezeichnet. Die Winkelabweichung zwischen den betreffenden Nuten wird bei der Herstellung der Blechformspule berücksich- tigt.
Jedenfalls ist die so hergestellte Formspule, entsprechend eine einstückige Konstruktion, die aus dem Blech ausgeschnitten und durch Abkanten in ihre Form gebracht wurde und dabei im Wesentlichen ein starres Bauteil darstellt. Zum Herstellen einer Gesamtwicklung werden nun viele solcher Formspulen hergestellt und miteinander verbunden. Dabei werden natürlich nur die Formspulen der jeweiligen Phase miteinander verbunden. Die nächste Formspule dieser Phase würde also in die 13. und 19. Nut eingesetzt werden und der erste Nutbahnabschnitt der einen dieser beiden Formspulen würde elektrisch mit dem zweiten Nutbahnabschnitt der zweiten dieser beiden Formspulen verbunden werden. Im Herstellungsprozess des Gesamtstators würde allerdings zunächst eine Formspule einer ersten Phase in eine erste und siebte Nut eingesetzt werden und als Nächstes eine Formspule einer nächsten Phase in die zweite und achte Nut eingesetzt werden. Auf diese Weise würden für das genannte 6-phasige System insgesamt sechs Formspulen eingesetzt, die mit ihren Nutbahnabschnitten dann entsprechend in der ersten bis zwölften Nut sitzen. Dann kann wieder mit einer Formspule der ersten Phase fortgesetzt werden, die entsprechend in die 13. und 19. Nut eingesetzt wird. Vorzugsweise erfolgt das Ausschneiden und Abkanten so, dass bei diesem sukzessiven Einsetzen von einer Formspule neben der anderen die Wickelkopfabschnitte auch nebeneinander angeordnet werden.
Eine Möglichkeit ein solches Nebeneinander zu gewährleisten, wobei auch die Formspulen sukzessive nacheinander in die Nuten eingesetzt werden können, wie oben beschrie- ben wurde, ist durch eine entsprechende Formgebung. Eine Möglichkeit der Formgebung besteht darin, dass ein Teil des Wickelkopfabschnitts um eine Breite des ersten oder zweiten Nutbahnabschnitts versetzt ist. Insbesondere sind hierbei sowohl der erste als auch der zweite Nutbahnabschnitt gleich breit und auch dieser versetzte Abschnitt des Wickelkopfabschnitts ist ebenfalls so breit. Anschaulich gesprochen ergäbe sich eine Konstellation, bei der die erste Formspule im eingesetzten Zustand mit ihrem ersten Nutbahnabschnitt in die erste Nut eingesetzt ist. Aus der Nut heraus geht diese dann über in den versetzten Bereich des Wickelkopfabschnitts, der somit außerhalb des Statorblechpakets, im Falle eines Innenläufers, zur Außenseite des zu fertigenden Generators hochsteht. Dieser Abschnitt überragt also die Nutöffnungen in voller Breite des Nutbahnabschnitts bzw. in voller Höhe der Nut. Dieser überragende Abschnitt geht dann über in einen nicht versetzten Abschnitt, der übergeht in den zweiten Nutbahnabschnitt der dann in die siebte Nut geführt wird.
Beim Einsetzen in einer zweiten Formspule mit ihrem ersten Nutbahnabschnitt in die zweite Nut überragt auch hier dieser versetzte Abschnitt des Wickelkopfabschnitts die Nutenöffnung des Stators. Damit überragt dieser Abschnitt auch den nicht versetzten Abschnitt des Wickelkopfabschnitts der ersten Formspule. Dadurch kann hier der nötige Kreuzungsbereich geschaffen werden, der nötig ist, um diese zweite Formspule von der zweiten zur achten Nut zu führen und damit den Abschnitt der ersten Formspule zu kreuzen, der zur sieben Nut verläuft. Auf diese Art und Weise können sukzessive die Formspulen wie oben bereits beschrieben eingesteckt werden. Durch die Herstellung aus dem Blech ist somit auch die Ausgestaltung dieser Wickelkopfabschnitte sehr flach möglich, so dass dieses sukzessive verschachtelte Einstecken möglich ist. Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, eine Formspule aus einem Blechstück zu fertigen. Dadurch kann auch ein stabiles Gebilde entstehen, das auch mechanisch stabil und belastbar sein kann. Dadurch können auch viele gleiche Formspulen mit nur sehr geringen Toleranzen zueinander gefertigt werden. Besonders der Übergang zwischen den Nutabschnitten über den Wickelkopfabschnitt kann durch diese Einstückig- keit sehr stabil ausgebildet sein.
Dennoch kann die Formspule alternativ aus wenigstens zwei zusammengesetzten Blechabschnitten gefertigt werden, indem insbesondere ein Blechabschnitt einen ersten Nutbahnabschnitt und den Wickelkopfabschnitt umfasst und der zweite Blechabschnitt einen zweiten Nutbahnabschnitt. Diese einzelnen Blechabschnitte können dann, bspw. nach dem Abkanten, zusammengesetzt werden. Das kann bspw. durch Verschrauben oder Verschweißen erfolgen. In diesem Fall würden ein erhöhter Aufwand zum Zusammensetzten als auch etwaige Haltbarkeitsprobleme durch das Zusammensetzen in Kauf genommen werden, dafür kann sich die Herstellung der einzelnen Teile vereinfachen. Vorzugsweise weisen die Nutbahnabschnitte jeweils eine Bahnoberfläche auf. Diese Bahnoberfläche hat beim bzw. vor dem Ausschneiden aus dem Blech einen Teil einer Blechoberfläche des Blechs gebildet. Die Formspule ist nun so ausgebildet, dass sie zum Einsetzen in das Blechpaket, nämlich in die Nuten, in einer Richtung parallel zu dieser Bahnoberfläche vorbereitet ist. Die Oberfläche liegt jeweils an einer Seite der betreffen- den Nut an oder verläuft zumindest im in die Nut eingesetzten Zustand parallel zu der Seite der Nut.
Als Schritte zum Herstellen einer Formspule wird gemäß einer Variante vorgeschlagen:
Ausschneiden wenigstens einer ersten flachen Leiterbahn aus einem Blech mit einem ersten Nutbahnabschnitt zum Einlegen in eine erste Nut des Blechpakets, - Ausschneiden wenigstens einer zweiten flachen Leiterbahn aus einem Blech mit einem zweiten Nutbahnabschnitt zum Einlegen in eine zweite Nut des Blechpakets, Abkanten der ersten und/oder zweiten ausgeschnittenen Leiterbahn so, dass ein abgekanteter Wickelkopfabschnitt entsteht, zum Verbinden des ersten und zweiten Nutbahnabschnitts. Demnach wird vorgeschlagen, jede Leiterbahn, die in eine Nut einzusetzen ist, separat aus dem Blech auszuschneiden. Für eine Formspule werden dann also wenigstens zwei solcher ausgeschnittenen Leiterbahnen benötigt. Es werden nun diese Leiterbahnen so abgekantet, dass ein abgekanteter Wickelkopfabschnitt entsteht, über den die Nutbahnabschnitte verbunden werden können. Eine Formspule wird dann aus wenigstens zwei solchen ausgeschnittenen und partiell abgekanteten Nutbahnabschnitten zusammengesetzt. Vorzugsweise können vier solcher Nutbahnabschnitte zusammengesetzt werden, so dass die Formspule nicht nur U-förmig, sondern auch Schlaufenförmig ausgebildet ist, so dass also zwei Nutbahnabschnitte jeweils in einer Nut liegen. Entsprechend sind die über den Wickelkopfabschnitt miteinander verbundenen Nutbahnabschnitte zueinander planparallel angeordnet, nämlich bestimmungsgemäß in unterschiedlichen Nuten und damit in unterschiedlichen Ebenen. Die so miteinander verbundenen Nutbahnabschnitte, also z.B. zwei oder vier, bilden die herzustellende Formspule, die entsprechend starr ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist jeder Nutbahnabschnitt einen Wickelkopfteilabschnitt auf. Jeweils zwei Nutbahnabschnitte werden im Bereich ihrer Wickelkopfteilabschnitte verbunden, insbesondere werden sie miteinander verschweißt. Dies erfolgt so, dass die beiden Wickelkopfteilabschnitte den Wickelkopfabschnitt bilden. Insbesondere sind die Nutbahnabschnitte mit ihren Wickelkopfteilabschnitten so ausgebildet, dass sich die beiden Wickelkopfteilabschnitte im Wesentlichen in einem Bereich berühren, in dem sie miteinander verschweißt werden, bevor die Nutbahnabschnitte bestimmungsgemäß in entsprechende zwei Nuten eingesetzt sind. Jeder Nutbahnabschnitt weist somit einen Nutschen- kel auf, der in jeweils einer Nut verläuft, und wenigstens einen Wickelkopfteilabschnitt, der außerhalb der Nut verläuft.
Es wird vorzugsweise erst verschweißt und dann eingelegt.
Das Ausschneiden und Abkanten schafft also Teilelemente, die in ihrer Form bereits an die Verwendung in dem Stator so angepasst sind, dass sie zusammen mit vielen anderen Nutbahnabschnitten, die ebenfalls jeweils in ihre Nuten eingesetzt sind, eine Wicklung des Stators ausbilden können.
Nutbahnabschnitte werden hierbei miteinander verschweißt und als fertige Spule in jeweils 2 Nuten eingelegt.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Blech, das das Ausgangs- material bildet, aus Aluminium gefertigt ist. Somit entsteht bei Verwendung eines solchen Aluminiumblechs eine Formspule und damit im Ergebnis eine Wicklung des Stators, die aus Aluminium gefertigt ist. Aluminium ist schlechter elektrisch leitfähig als Kupfer, so dass Kupfer üblicherweise gegenüber Aluminium bevorzugt wird. Außerdem sind bekannte Maschinen üblicherweise auf die Verwendung von Kupfer ausgelegt, denn im Nennbetrieb der Maschine ist ihre Temperaturentwicklung bekannt. Diese Kenntnis der Temperaturentwicklung beruht auf den bekannten elektrischen Eigenschaften, insbesondere dem zu erwartenden Strom und der sich daraus besonders in den Kupferwicklungen entwickelnden Wärme. Diese Wärme muss durch die Bauform des Generators abgeführt werden können. Durch Verwendung von Aluminium ist aufgrund des höheren spezifischen Widerstandes zunächst mit einer stärkeren Erwärmung zu rechnen, was gegen die Verwendung von Aluminium spricht. Insbesondere wären höhere Temperaturen zu erwarten, auf dessen Abführung die Maschine nicht ausgelegt ist.
Hier wurde aber erkannt, dass durch die Verwendung der Bleche aus Aluminium ein sehr hoher Füllfaktor für die Nuten erreicht werden kann. Dieser Füllfaktor ist deutlich größer als bei Verwendung von Strängen aus Runddrähten, wie Kupferstränge aus Kupferrund- drähten, und dadurch kann sich im Ergebnis doch wieder eine ganz ähnliche elektrische Eigenschaft einstellen.
Dabei ist das Gewicht eines solchen Generators mit Aluminiumwicklungen deutlich geringer als bei einer Verwendung von Kupfer, weil Kupfer zwar gleiche elektrische Leitfähigkeit mit weniger Querschnitt, also weniger Volumen erreichen kann, Kupfer dabei aber eine deutlich höhere spezifische Dichte hat. Durch den günstigen Füllfaktor durch das Vorsehen der vorgeschlagenen flachen Leiterbahnen kann in erster Näherung mit diesen Nutbahnabschnitten aus Aluminium in Nuten etwa derselben Größe ein ähnlicher ohmscher Gesamtwiderstand der Wicklung erreicht werden, wie bei der Verwendung von Kupferrunddrähten. Vorzugsweise erfolgt das Ausschneiden der Leiterbahnen oder Leiterbahnabschnitte mittels Wasserstrahlschneiden oder Lasern. Hierdurch kann eine Automatisierung erreicht werden und insoweit ist dieses Verfahren des Ausschneidens sehr gut auf die herzustellenden Leiterbahnabschnitte abgestimmt, weil von denen sehr viele mit gleicher Ausgestaltung hergestellt werden müssen. Bspw. werden in einem Beispiel für einen Stator mit 2 Windungen und 432 Nuten 216 Einzelspulen mit jeweils 4 Einzelblechen benötigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Nutbahnabschnitte, zumindest ihre Nutschenkel, in mehrere parallele Leitungsabschnitte aufgetrennt werden. Entsprechend liegen mehrere Leitungsabschnitte nebeneinander, bezogen auf das Blech, aus dem sie ausgeschnitten werden, also bezogen auf diese flache Ausrichtung. Beim Einsetzen in die jeweiligen Nuten liegen diese Leitungsabschnitte aber übereinander, also von einer Nutbasis zu einer Nutöffnung liegen sie übereinander. Damit sind sie in radialer Richtung geschichtet und können somit Querströme in radialer Richtung verhindern, die durch Stromverdrängungseffekte im Betrieb des Generators auftreten können.
Diese Aufteilung in mehrere parallele Leitungsabschnitte kann durch Wasserschneiden oder Lasern erfolgen und vorzugsweise wird dies vor dem Abkanten durchgeführt. Eine vorteilhafte Ausführungsform schlägt zudem vor, dass Zwischenräume zwischen den parallelen Leitungsabschnitten der aufgetrennten Nutbahnabschnitte ein elektrisches Isolationsmaterial erhalten.
Nach Trennen, besonders durch Lasern oder Wasserschneiden, kann es sein, dass die Einzelbahnen nicht sehr stabil sind. Hier wird vorgeschlagen, zunächst vor dem Kanten einen Verguss zwischen den parallelen Leitungsabschnitten vorzusehen, der möglichst wärmeleitend sein sollte, damit das Teil beim nachfolgenden Kantprozess nicht oder möglichst wenig beschädigt wird. Der Vorteil der Blechspule ist unter anderem eine geometrisch möglichst exakte und identische Ausbildung der Wickelköpfe mit großer Oberfläche und damit guter Kühleigenschaft zu schaffen. Das kann durch einen solchen Verguss begünstig werden.
Vorzugsweise reicht ein erster paralleler Leitungsabschnitt von einem ersten Nutbahnabschnitt zu einem zweiten Nutbahnabschnitt, wobei ein solcher Leitungsabschnitt seine relative Position in der jeweiligen Nut verändert, nämlich so, dass er von der einen Nut aus dem unteren Bereich oder Grundbereich in der anderen Nut zu einem oberen Be- reich, also zum Öffnungsbereich hin geführt wird. Mit anderen Worten wird ein solcher paralleler Leitungsabschnitt im Wickelkopfbereich, der nämlich diese beiden Nutbahnabschnitte verbindet, entsprechend umgelenkt. Auch dies kann vorteilhaft in Bezug auf Berücksichtigung von Stromverdrängungseffekten sein.
Vorzugweise weisen die parallelen Leitungsabschnitte eines Nutbahnabschnitts unter- schiedliche Querschnitte auf. Somit entstehen dort partiell unterschiedliche Leitwerte in unterschiedlichen Positionen der betreffenden Nut. Auch hierdurch wird berücksichtigt, dass unterschiedlich starke Ströme auftreten können. Durch dieses Vorsehen der Formspulen durch Ausschneiden und Abkanten, können solche individuellen Leitungsquer- schnitte für einzelne Leitungsabschnitte auf einfache und auch zuverlässige und reproduzierbare Weise vorgesehen werden.
Innerhalb einer Formspule müssen die Einzelbahnen als elektrisch getrennte Einzelbahnen durchgezogen werden, auch im Bereich der Wickelköpfe. Beim späteren Verbinden der eingelegten Einzelspulen über Verbindungselemente können diese Verbindungselemente zwischen den Formspulen ohne Einzelbahnen ausgeführt werden.
Erfindungsgemäß wird zudem eine Formspule vorgeschlagen, die nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen hergestellt wurde.
Erfindungsgemäß wird auch ein Wicklungspaket vorgeschlagen, das mehrere Formspu- len gemäß wenigstens einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform aufweisen.
Vorzugsweise weist das Wicklungspaket mehrere Formspulen und jeweils einen Verbindungsabschnitt zwischen zwei Formspulen auf, wobei der Verbindungsabschnitt hergestellt ist durch Ausschneiden eines flachen Leitungsbereichs aus einem Blech, insbesondere auch aus einem Alublech, und Abkanten des flachen Leitungsbereichs so, dass er an zwei Nutbahnabschnitten zum Verbinden derselben angebracht werden kann. Dabei wird er durch das Abkanten so verändert, dass er mehrere Nuten zwischen den beiden Formspulen übergreifen kann. Insbesondere wird er einen Nutbahnabschnitt der ersten Formspule mit einem Nutbahnabschnitt der zweiten Formspule verbinden. Er übergreift dabei bspw. die 8. bis 12. Nut, wenn der eine Nutbahnabschnitt in der 7. und der andere Nutabschnitt der anderen Formspule in der 13. Nut angeordnet ist, wie es bei einem 6- phasigen System der Fall wäre.
Vorzugsweise entspricht der Verbindungsabschnitt in seinem Aufbau dem Wickelkopfabschnitt.
Ein Wicklungspaket, das auch einfach als Wicklung oder Gesamtwicklung des Stators bezeichnet werden kann, umfasst somit alle dafür nötigen Spulen. Im Fallen eines 6- phasigen Systems umfasst dieses Wicklungspaket also alle sechs Phasen. Dies gilt generell. Bei Verwendung des vorzugweise vorgeschlagenen Verbindungsabschnitts stellt sich ein bewickelter Stator also so dar, dass zu beiden Seiten des Statorblechpakets Wickelkopfabschnitte der Formspulen herausragen. Außerdem sind die Verbindungsab- schnitte vorhanden, nämlich jeweils einer zwischen zwei Formspulen. Besonders in der Gesamtansicht des so bewickelten Stators sind diese Wickelkopfabschnitte von den Verbindungsabschnitten kaum zu unterscheiden. Die Hauptunterscheidung dürfte sich aus der Symmetrie ihres Auftretens in der Gesamtbewicklung ergeben.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Stator eines Generators einer getriebelosen Windenergieanlage vorgeschlagen, der einen Stator mit einem Statorblechpaket aufweist. In das Statorblechpaket ist ein Wicklungspaket gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt. Dies kann auch so beschrieben werden, dass Statorblechpaket mit einem Wicklungspaket gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen bewickelt ist.
Insbesondere sind die Nuten des Statorblechpakets in ihrem Querschnitt rechteckig, insbesondere ohne Verengung der bestimmungsgemäß zum Luftspalt weisenden Öffnung. Durch diesen Vorschlag können die plattenförmigen Nutbahnabschnitte auf einfache Art und Weise in radialer Richtung eingeschoben werden. Es hat sich gezeigt, dass das Aufweiten der entsprechenden Nuten keinen nennenswerten Effekt auf das Verhalten, insbesondere magnetische Verhalten des Generators hat. Besonders eine befürchte- te hohe Oberwelligkeit hat sich nicht eingestellt.
Somit wurde erkannt, dass diese rechteckige Querschnittsform ohne Weiteres vorsehbar ist und dadurch kann erreicht werden, einen solchen Stator und damit entsprechenden Generator auf einfache Art und Weise herzustellen. Dies ermöglicht zudem auch die Umsetzung eines höheren Automatisierungsgrades beim Bestücken. Erfindungsgemäß wird zudem ein Synchrongenerator einer getriebelosen Windenergieanlage vorgeschlagen, der einen Stator gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform aufweist.
Zudem wird eine Windenergieanlage mit einem Synchrongenerator vorgeschlagen, wobei ein Synchrongenerator gemäß einer vorstehenden Ausführungsform verwendet wird. Die Erfindung wird nachfolgend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Windenergieanlage in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 2 zeigt schematisch in einer Seitenansicht einen Generator einer getriebelosen Windenergieanlage. Figur 3 zeigt schematisch einen Stator eines Generators einer getriebelosen Windenergieanlage in einer Seitenansicht.
Figur 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Stators eines Generators einer getriebelosen Windenergieanlage mit zwei eingesetzten Formspulen.
Figuren
5 und 6 zeigen jeweils einen Nutbahnabschnitt einer ersten Schleife in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 7 zeigt die beiden Nutbahnabschnitte der Figuren 5 und 6 in einem zu einer ersten Schleife zusammengesetzten Zustand.
Figuren
8 und 9 zeigen einen dritten und vierten Nutbahnabschnitt einer Formspule.
Figur 10 zeigt die beiden Nutbahnabschnitte der Figuren 8 und 9 in einem zu einer zweiten Schleife zusammengesetzten Zustand.
Figur 1 1 zeigt eine Formspule, zusammengesetzt aus den vier Nutbahnabschnitten der Figuren 5, 6, 8 und 9.
Figur 12 zeigt zwei über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbundene Formspulen jeweils gemäß Figur 1 1.
Figur 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 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 schematisch in einer Seitenansicht einen Generator 1 mit einem Rotor 2 mit einem Rotorträger 4 und einem Rotorpolbereich 6, der sich durch einen Luftspalt 8 getrennt in dem Stator 10 des Generators 1 drehen kann. Der Stator 10 wird von einem Statorträger 14 gehalten, der, wie auch der Rotorträger 4, vorzugsweise sternförmig ausgebildet ist. An dem Stator 10 ist zudem beidseitig ein Wickelkopf 16 angedeutet. Als Wickelkopf wird insoweit der Bereich der Wicklung bezeichnet, der jeweils eine Verbindung zwischen einzelnen Nuten herstellt. Figur 3 zeigt einen unbewickelten Stator 10 in einer Seitenansicht, die auch als axiale Ansicht bezeichnet werden kann. Dort sind ebenfalls schematisch unbewickelte Nuten 12 dargestellt. Die Nuten 12 wechseln sich mit Zähnen 18 ab und die Zähne 18 werden, zusammen mit einem Basisbereich 20 durch Schichtung vieler einzelner Bleche, nämlich zu einem Statorblech paket geschichtet, gebildet.
Figur 4 zeigt nun in einem perspektivischen Ausschnitt ein Statorblechpaket 40, mit einer Vielzahl im Wesentlichen im Querschnitt rechteckiger Nuten bzw. Statornuten 42. In einige dieser Nuten 42 sind zwei exemplarischen Formspulen 44 eingesetzt und diese beiden Formspulen 44 sind mit einem Verbindungsabschnitt 46 verbunden. Die Figur 4 ist eine veranschaulichende Darstellung und spiegelt nicht unbedingt die Reihenfolge der Bewicklung bzw. Bestückung des Statorblechpakets 40 dar. Die beiden gezeigten Formspulen 44 bilden Teil der Bewicklung einer von sechs Phasen. Beide Formspulen 44 sind jeweils aus vier Nutbahnabschnitten 48 zusammengesetzt. Jeweils zwei Nutbahnabschnitte bzw. ein Teil davon, nämlich die Nutschenkel 66, sind in einer der Nuten 42 aufgenommen. Für die Nutbahnabschnitte wird hier der Einfachheit halber dasselbe Bezugszeichen, nämlich 48, genommen, obwohl die Nutbahnabschnitte 48 sich aber in einigen Details unterscheiden, wie schon in Figur 4 erkennbar ist.
Jeder Nutbahnabschnitt 48 weist zumindest auch einen Wickelkopfteilabschnitt 50 auf, die jeweils außerhalb der Nuten 42 angeordnet sind. Jeweils zwei Wickelkopfteilabschnit- te 50 sind zu einem Wickelkopfabschnitt 52 zusammengesetzt. Diese Zusammensetzung wird durch Verschweißung an der Schweißnaht 54 erreicht.
Es ist zu erkennen, dass die Wickelkopfabschnitte 52 den Verbindungsabschnitt 46 sehr stark ähneln. Die beiden Unterschiede bestehen im Grunde nur darin, dass der Verbindungsabschnitt 46 an Verbindungsbeinen 56 jeweils an einen Nutbahnabschnitt befestigt, nämlich angeschweißt sind. Und im Ergebnis ergibt sich daraus auch als zweiter Unterschied, dass der Verbindungsabschnitt 46 keine Schweißnaht aufweist, wie die Schweißnaht 54 der Wickelkopfabschnitte 52.
Figuren 5 und 6 zeigen nun jeweils einen Nutbahnabschnitt 48. Die Figur 5 weist dabei einen Wickelkopfteilabschnitt 50 sowie einen Anschlussbereich 58 auf. An dem An- Schlussbereich 58 ist eine Verbindung zu einem Verbindungsabschnitt 46 herzustellen bzw. bei der letzten Formspule wird dort ein Anschluss zum elektrischen Anschließen des Generators vorsehbar sein. Der Nutbahnabschnitt 48 der Figur 6 weist zwei Wickelkopfteilabschnitte 50 auf, die jeweils mit einem Wickelkopfteilabschnitt eines weiteren Nutbahnabschnitts zu verbinden sind, nämlich einmal mit dem der Figur 5 und zum anderen mit dem der Figur 8.
Figur 7 zeigt dann die beiden Nutbahnabschnitte 48 der Figuren 5 und 6 zusammenge- setzt. Sie sind dafür in ihren beiden Wickelkopfteilabschnitten 50 an der Schweißnaht 54 verschweißt. Entsprechend entsteht dort auch der Wickelkopfabschnitt 52.
Figuren 8 und 9 zeigen ebenfalls zwei Nutbahnabschnitte 48 und hier weist der Nutbahnabschnitt 48 der Figur 8 zwei Wickelkopfteilabschnitte 50 auf und der Nutbahnabschnitt 48 der Figur 9 weist nur einen Wickelkopfteilabschnitt 50 auf. Figur 10 zeigt die Verbindung dieser beiden Nutbahnabschnitte 48 der Figuren 8 und 9. Auch hier erfolgt die Verbindung bei der Schweißnaht 54, so dass ein stabiles Gesamtteil entsteht und auch der Wickelkopfabschnitt 52 entsteht.
Diese beiden Teilformspulen 60 der Figuren 7 und 10 werden dann zu einer Formspule 44 zusammengesetzt, wie die Figur 1 1 zeigt. Dazu muss die in Figur 1 1 rechts dargestell- te Schweißnaht 54 vorgenommen worden.
Die Formspule 44 zeigt im Bereich ihrer drei Wickelkopfabschnitte 52, nämlich zwei im linken Bereich der Figur 1 1 und einer im rechten Bereich der Figur 1 1 , zwei abgesenkte Bereiche 62. Dieser abgesenkte Bereich 62 ist in der Figur 1 1 auf der linken Seite sehr gut zu erkennen und er ist in der rechten Seite nur schwer zu erkennen, weil er von einem Teil eines Nutbahnabschnitts abgedeckt wird. Dieser abgesenkte Bereich 62 wird durch einen Umlenkabschnitt 64 erreicht. Dieser Umlenkabschnitt 64 lenkt den betreffenden Nutschenkel 66 des betreffenden Nutbahnabschnitts 48 entsprechend nach unten ab. Als Nutschenkel 66 wird hierbei, und nicht nur bei der gezeigten Ausführungsform, der Teil des Nutbahnabschnitts bezeichnet, der als gerader Abschnitt in der jeweilige Nut liegt. Von hier aus lenkt der Umlenkabschnitt 64 den Nutbahnabschnitt im Grunde um eine Breite des Nutschenkels 66 nach unten ab.
Der Zweck kann wohl am besten in der Figur 4 erkannt werden. Figur 4 zeigt zwei eingesetzte Formspulen 44, die beide zu derselben Phase gehören. Im vollständig bestückten bzw. bewickelten Zustand des Stators 40 liegen in demselben Bereich 6-mal so viele Formspulen 44. Liegt gemäß Figur 4 die erste Formspule 44 in der ersten Nut N1 und der siebten Nut N7, läge eine Formspule 44, die hier nicht gezeigt ist, einer nächsten Phase in der zweiten Nut N2 und der achten Nut N8. Um diese Ausgestaltung zu realisieren, muss diese nicht gezeigte Formspule 44 die in der ersten und siebten Nut N1 und N7 gezeigte Formspule 44 bei dem abgesenkten Bereich 62 gekreuzt werden. Dies wird durch diese Absenkung des abgesenkten Bereichs 62 ermöglicht. Es ist erkennbar, dass somit zunächst alle Formspulen 44, also nicht nur die der ersten Phase, sondern aller Phasen, eingesetzt werden, um anschließend die Formspulen der jeweiligen Phasen durch die Verbindungsabschnitte 46 zu verbinden.
Im Übrigen ist zur besseren Übersichtlichkeit in Figur 12 die Anordnung der beiden Formspulen 44 zusammen mit dem Verbindungsabschnitt 46 ohne das Statorblechpaket 40 gezeigt.
Die in den Figuren dargestellte Formspule, nämlich Blechspule, hat zwei Windungen. Sie besteht deshalb innerhalb einer Nut aus zwei Blechbahnen, z.B. zu je 6mm. Es kann auch eine Spule mit z.B. fünf Windungen in der beschriebenen Technik realisiert werden, indem in einer Nut fünf Blechbahnen je 3mm liegen. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist, statt Draht Blech zu verwenden und die gut automatisierbaren Verfahren Lasern, oder Wasserstrahlschneiden, Kanten und Schweißen zu verwenden.
Es wurde auch erkannt, dass man mit Aluminium bei einer vorhandenen Nutengeometrie durch die Füllgradverbesserung denselben elektrischen Widerstand wie mit Runddrähten erreichen kann. Mit Blechspulen aus Kupfer könnte man insgesamt kleiner bauen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Herstellen einer Formspule (44) zum Einsetzen in ein Statorblechpaket (40) eines Synchrongenerators (1 ) einer getriebelosen Windenergieanlage (100), umfassend die Schritte
Ausschneiden wenigstens einer ersten flachen Leiterbahn aus einem Blech mit einem ersten Nutbahnabschnitt (48) zum Einlegen in eine erste Nut (42) des Blechpakets (40),
Ausschneiden wenigstens einer zweiten flachen Leiterbahn aus einem Blech mit einem zweiten Nutbahnabschnitt zum Einlegen in eine zweite Nut (42) des Blechpakets (40),
Abkanten der ersten und/oder zweiten ausgeschnittenen Leiterbahn so, dass ein abgekanteter Wickelkopfabschnitt (52) entsteht, zum Verbinden des ersten und zweiten Nutbahnabschnitts (48).
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und zweite Nutbahnabschnitt (48) so über den Wickelkopfabschnitt (52) miteinander verbunden sind, dass sie zu einander planparallel in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Nutbahnabschnitt (48) wenigstens einen Wickelkopfteilabschnitt (52) und einen Nutstrang (66) aufweist und
die beiden Nutbahnabschnitte (48) im Bereich ihrer Wickelkopfteilabschnitte (52) so mit einander verbunden, insbesondere verschweißt werden, dass die beiden Wickelkopfteilabschnitte (50) den Wickelkopfabschnitt (52) bilden.
Verfahren zum Herstellen einer Formspule (44) zum Einsetzen in ein Statorblechpaket (40) eines Synchrongenerators (1 ) einer getriebelosen Windenergieanlage (100), umfassend die Schritte
Ausschneiden wenigstens einer flachen Leiterbahn aus einem Blech,
Abkanten der ausgeschnittenen Leiterbahn so, dass
ein erster Nutbahnabschnitt (48) zum Einlegen in eine erste Nut (42) des Blechpakets, ein zweiter Nutbahnabschnitt (48) zum Einlegen in eine zweite Nut (42) des Blechpakets und
wenigstens ein die beiden Nutbahnabschnitte (48) verbindender und außerhalb der Nuten anzuordnender Wickelkopfabschnitt (52) entsteht, wobei die beiden Nutbahnabschnitte (48) durch das Abkanten zueinander parallel verschoben werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nutenbahnabschnitte (48) jeweils eine Bahnoberfläche aufweisen, die beim Ausschneiden einen Teil einer Blechoberfläche des Blechs gebildet hat, und dass die Formspule zum Einsetzen in das Blechpaket (40), nämlich in die Nuten (42), in einer Richtung parallel zu dieser Bahnoberfläche vorbereitet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Blech aus Aluminium gefertigt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ausschneiden mittels Wasserschneiden oder Lasern durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nutbahnabschnitte (48) in mehrere parallele Leitungsabschnitte aufgetrennt werden, insbesondere durch Wasserschneiden oder Lasern, und/oder dass das Auftrennen vor dem Abkanten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
Zwischenräume zwischen den parallelen Leitungsabschnitten der aufgetrennten Nutenbahnabschnitte ein elektrisches Isolationsmaterial eingeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erster paralleler Leitungsabschnitt von dem ersten zum zweiten Nutbahnabschnitt reicht und bestimmungsgemäß mit dem ersten Nutbahnabschnitt (48) in ei- nem Grundbereich der ersten Nut (42) angeordnet wird und mit dem zweiten Nutbahnabschnitt in einem Öffnungsbereich der zweiten Nut (42) angeordnet wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die parallelen Leitungsabschnitte eines Nutenbahnabschnitts (48) unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Verbindungsbereich zwischen den Spulen (52) die parallelen Leitungsabschnitte nicht elektrisch in mehrere Leitungen aufgetrennt sind.
13. Formspule (44), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
14. Wicklungspaket mit mehreren Formspulen (44) nach Anspruch 13.
Wicklungspaket nach Anspruch 14, mit mehreren Verbindungsabschnitten (46), wobei jeweils ein Verbindungsabschnitt (46) zwei der Formspulen (44) verbindet und der Verbindungsabschnitt (46) hergestellt ist durch Ausschneiden eines flachen Leitungsbereichs aus einem Blech und Abkanten des flachen Leitungsbereichs so, dass er an zwei Nutbahnabschnitten (48) zum Verbinden angebracht werden kann, um mehrere Nuten (42) zwischen den beiden Formspulen übergreifen kann.
16. Wicklungspaket nach Anspruch 15, wobei der Verbindungsabschnitt (46) in seinem Aufbau dem Winkelkopfabschnitt entspricht.
Stator (10) eines Generators (20) einer getriebelosen Windenergieanlage (100) umfassend einen Stator (10) mit einem Statorblechpaket (40) und ein in das Statorblechpaket (40) eingesetztes Wicklungspaket gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16.
18. Stator (10) nach Anspruch 17, wobei das Statorblechpaket (40) Nuten (42) zum Aufnehmen der Nutbahnabschnitte (48) aufweist und die Nuten (42) in ihrer Form an die Nutbahnabschnitte (48) angepasst sind, insbesondere, dass die Nuten (42) im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig sind und parallele Wände haben.
19. Synchrongenerator (1 ) einer Windenergieanlage (100) mit einem Stator (10) nach Anspruch 17 oder 18. 20. Windenergieanlage (100) mit einem Synchrongenerator (1 ) nach Anspruch 19.
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