DE102008024556A1

DE102008024556A1 - Vorrichtung zur Fixierung eines Rotors in einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102008024556A1
Application number: DE102008024556A
Authority: DE
Inventors: Andre Marcic
Original assignee: INNOVATIVE WINDPOWER AG
Current assignee: INNOVATIVE WINDPOWER AG
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-12-03
Also published as: WO2009140954A2; WO2009140954A3; DE112009001761A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, welche Verwendung in einem Triebstrang findet, die wenigstens einen Stator oder mehrere Statoren und wenigstens einen Rotor oder mehrere Rotoren aufweist, wobei zwischen benachbarten Statoren und Rotoren jeweils ein Luftspalt ausgeprägt ist, wobei die elektrische Maschine eine Vorrichtung zur im Wesentlichen ortsfesten Fixierung wenigstens eines Rotors relativ zu wenigstens einem Stator aufweist, wobei die Fixierung jeweils durch ein Verspannen des Rotors mit dem Stator erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine, welche Verwendung in einem Triebstrang findet, die wenigstens einen Stator oder mehrere Statoren und wenigstens einen Rotor oder mehrere Rotoren aufweist, wobei zwischen benachbarten Statoren und Rotoren jeweils ein Luftspalt ausgeprägt ist, wobei die elektrische Maschine eine Vorrichtung zur im Wesentlichen ortsfesten Fixierung wenigstens eines Rotors relativ zu wenigstens einem Stator aufweist, wobei die Fixierung jeweils durch ein Verspannen des Rotors mit dem Stator erfolgt.
Bei der Wartung von Generatoren insbesondere in Windenergieanlagen kann das Bedürfnis bestehen, dass der Rotor des Generators arretiert werden muss. Dies kann insbesondere dann schwierig sein, wenn der Rotor auf einer Welle angeflanscht wird, welche zumindest teilweise außerhalb des Generators gelagert wird, da definierte Positionen zur Arretierung nur schwer oder gar nicht erreichbar sind. Dies liegt unter anderem daran, dass das Welle-Rotor-System so schwer ist, dass ohne aufwändige elektromechanische Hilfsmittel ein Positionieren nicht darstellbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Elektrische Maschine, welche Verwendung in einem Triebstrang findet, die wenigstens einen Stator oder mehrere Statoren und wenigstens einen Rotor oder mehrere Rotoren aufweist, wobei zwischen benachbarten Statoren und Rotoren jeweils ein Luftspalt ausgeprägt ist, wobei die elektrische Maschine eine Vorrichtung zur im Wesentlichen ortsfesten Fixierung wenigstens eines Rotors relativ zu wenigstens einem Stator aufweist, wobei die Fixierung jeweils durch ein Verspannen des Rotors mit dem Stator erfolgt.
Bei der hier beschriebenen elektrischen Maschine handelt es sich insbesondere um Generatoren für Windenergieanlagen und Motoren. Weiterhin umfasst der Triebstrang der hier beschriebenen Art direkt angetriebene Generatoren oder Getriebe-Generatoren-Systeme wie sie in Windenergieanlagen zum Einsatz kommen.
Das Verspannen kann insbesondere durch Keile, welche zwischen Rotor und Stator eingefügt werden, Bänder, welche Rotor und Stator gegeneinander verschnüren, und Spannsätze erfolgen.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Fixierung im Wesentlichen drehfest erfolgen. Als drehfest kann dabei insbesondere das Drehen des Rotors in Bezug auf den Stator verstanden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Fixierung im Wesentlichen verschiebefest in axialer und/oder radialer Richtung des Rotors erfolgen. Somit kann ein Verschieben des Rotors verhindert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Verspannung durch einen oder mehrere, wenigstens teilweise im Luftspalt befindliche Spannsätze erfolgen. Spannsätze der hier beschriebenen Art können fest verortet oder im Austauschfall des Rotors in den Luftspalt eingebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann wenigstens einer der Spannsätze beliebig umfänglich im Luftspalt positionierbar sein. Dabei beschreibt umfänglich den radialen Umfang des Luftspaltes, in den an unterschiedlichen Positionen ein Spannsatz bzw. ein Spannelement einführbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können wenigstens zwei oder mehr Spannsätze umfänglich äquidistant wenigstens teilweise im Luftspalt angeordnet werden. Hier bezieht sich das Äquidistant im Wesentlichen auf den Radialabstand bzw. teilen sich die Winkel entsprechend der Spannvorrichtungen gleichmäßig auf.
In einer weiteren Ausgestaltungsform kann der Spannsatz oder können die Spannsätze im gespannten Zustand den oder die Rotoren fixierend wirken und im ungespannten Zustand keine fixierende Wirkung entfalten. Dies kann insbesondere dann der Fall wenn fest angeordnete Spannelemente, wie insbesondere Spannsätze und Keile, in der elektrischen Maschine angeordnet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform kann das Ver- und Entspannen der Spannsätze durch wenigstens einen Gewindebolzen erfolgen. Dabei kann der Gewindebolzen ein Links- und ein Rechtsgewinde aufweisen. Wodurch sich ein Verspannen vorteilhafter Weise realisieren lässt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform können die entspannten Spannsätze aus der Maschine wenigstens teilweise entfernbar ausgestaltet sein. Dadurch können vorteilhafter Weise die Spannsätze in weiteren elektrischen Maschinen eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann wenigstens ein Teil des Maschinengehäuses demontierbar sein. Dabei kann vorteilhafter Weise ein Teil des Maschinengehäuses der elektrischen Maschine entfernt werde, um das Spannen zu ermöglichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung können die Spannsätze durch die durch die Demontage wenigstens eines Teiles des Maschinengehäuses entstehenden Öffnungen aus der Maschine wenigstens teilweise entfernbar bzw. hinzufügbar sein.
In einer äußerst bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann wenigstens ein Rotor eine drehbare Lagerung aufweisen, welche außerhalb der elektrischen Maschine verortet ist. Somit können vorteilhafter Weise spezielle Triebstranganordnungen zumindest teilweise gewartet bzw. ausgetauscht werden.
In einer weiteren äußerst bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann die drehbare Lagerung wenigstens eines Rotors in der elektrischen Maschine durch wenigstens einen Lagerpunkt oder mehrere Lagerpunkte erfolgen, welche einem Getriebe zuzuordnen sind, welches im Triebstrang der elektrischen Maschine vorgelagert oder nachgeschaltet ist.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Dabei stellt
1 einen Schnitt eines Antriebstrangs mit Getriebe und Generator,
2 einen Schnitt eines Antriebsstrangs mit einem Generator und
3 verschiedene Spannelemente dar.
1 stellt einen Triebstrang einer Windenergieanlage dar. Eine Drehzahl der Rotorblätter 101 wird durch das Getriebe 105 in eine zumeist höhere Drehzahl gewandelt. Der Rotor 107 des Generators 111 ist an das Getriebe 105 gekoppelt, wodurch Teile der Rotationsenergie der Rotorblätter 101 im Generator 111 über die Wellen 103 in elektrische Energie wandelbar ist. Dabei induzieren die Magnete 109 im Rotor eine Spannung in den Spulen 201 des Stators 203 des Generators. Zwischen den Magneten 109 und den Spulen 201 bildet sich ein Luftspalt aus. In diesen Luftspalt ist ein Spannelement wie in 3 beschrieben einführbar, wodurch der Rotor 107 in Bezug auf den Stator 203 verspannt werden kann.
Analog gelten die Ausführungen in 2, wobei hier eine getriebeloser Antriebsstrang dargestellt ist, bei dem die Rotation der Rotorblätter 101 über die Welle 103 direkt im Generator 111 in elektrische Energie gewandelt wird.
In 3 sind unterschiedliche Spannelemente A, B und C, welche in den Luftspalt einführbar sind, dargestellt. In Teil A wird ein Keil (Spannelement) zwischen Magnet 109 des Rotors und Spule 201 des Stators 203 in Pfeilrichtung eingeführt. Dies führt zu einem Verspannen von Rotor 107 und Stator 203. Somit ist der Rotor 107 festgesetzt und Wartungsarbeiten oder Austausch sind möglich.
Spannelement B weist eine Gewindestange 307 mit einem Links- und Rechtsgewinde auf. Wird nun die Gewindestange 307 angezogen spreizten sich die Spannarme 303/305, so dass Rotor 107 und Stator 203 gegeneinander verspannt werden.
Spannelement C weist eine Gewindestange 309, welche auf Keilelemente 311/317 so wirkt, dass die Verschiebeelemente 313/315 Rotor 107 und Stator 203 gegeneinander verspannt werden.

Claims

Elektrische Maschine, welche Verwendung in einem Triebstrang findet, die wenigstens einen Stator oder mehrere Statoren und wenigstens einen Rotor oder mehrere Rotoren aufweist, wobei zwischen benachbarten Statoren und Rotoren jeweils ein Luftspalt ausgeprägt ist, wobei die elektrische Maschine eine Vorrichtung zur im Wesentlichen ortsfesten Fixierung wenigstens eines Rotors relativ zu wenigstens einem Stator aufweist, wobei die Fixierung jeweils durch ein Verspannen des Rotors mit dem Stator erfolgt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung im Wesentlichen drehfest erfolgt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung im Wesentlichen verschiebefest in axialer und/oder radialer Richtung des Rotors erfolgt.
Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannung durch einen oder mehrere, wenigstens teilweise im Luftspalt befindliche Spannsätze erfolgt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Spannsätze beliebig umfänglich im Luftspalt positionierbar ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei oder mehr Spannsätze umfänglich äquidistant wenigstens teilweise im Luftspalt angeordnet sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannsatz oder die Spannsätze im gespannten Zustand den oder die Rotoren fixierend wirken und im ungespannten Zustand keine fixierende Wirkung entfalten.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 4–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver- und Entspannen der Spannsätze durch wenigstens einen Gewindebolzen erfolgt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die entspannten Spannsätze aus der Maschine wenigstens teilweise entfernbar sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Maschinengehäuses demontierbar ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannsätze durch die durch die Demontage wenigstens eines Teiles des Maschinengehäuses entstehenden Öffnungen aus der Maschine wenigstens teilweise entfernbar bzw. hinzufügbar sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rotor keine drehbare Lagerung aufweist, die der elektrischen Maschine zuzuordnen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Lagerung wenigstens eines Rotors in der Maschine durch wenigstens einen Lagerpunkt oder mehrere Lagerpunkte erfolgt, der einem Getriebe zuzuordnen ist, welches im Triebstrang der elektrischen Maschine vorgelagert oder nachgeschaltet ist.