[go: up one dir, main page]

DE102009017865A1 - Generatoranordnung für Windenergieanlage - Google Patents

Generatoranordnung für Windenergieanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102009017865A1
DE102009017865A1 DE102009017865A DE102009017865A DE102009017865A1 DE 102009017865 A1 DE102009017865 A1 DE 102009017865A1 DE 102009017865 A DE102009017865 A DE 102009017865A DE 102009017865 A DE102009017865 A DE 102009017865A DE 102009017865 A1 DE102009017865 A1 DE 102009017865A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
generator
arrangement according
side wall
hub
generator arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009017865A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Dipl.-Ing. Lauke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L Schuler GmbH filed Critical L Schuler GmbH
Priority to DE102009017865A priority Critical patent/DE102009017865A1/de
Priority to US12/661,020 priority patent/US8421262B2/en
Publication of DE102009017865A1 publication Critical patent/DE102009017865A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70Bearing or lubricating arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786Outer rotors
    • H02K1/2787Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791Surface mounted magnets; Inset magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Generatoranordnung ist mindestens ein Hauptlager zwischen dem Generator und der Nabe angeordnet, wobei der Rotor des Generators nur an einem stirnseitigen Ende von einem steifen Träger in Gestalt der Tragscheibe (30) gehalten ist. Die Tragscheibe (30) ist ein Hohlkammerprofil mit geringem Gewicht und hoher Steifigkeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Generatoranordnung zur Windenergienutzung.
  • Anlagen zur Windenergienutzung haben meist einen vertikal aufragenden Turm, an dem oben eine Gondel um eine Vertikalachse drehbar gelagert ist. Die Gondel trägt einen Generator, der von einem meist dreiflügligen Rotor angetrieben wird. Eines der verwendeten Antriebskonzepte ist der Direktantrieb, bei dem die Nabe des Flügel tragenden Rotors ohne Zwischenschaltung eines Getriebes drehfest mit dem Rotor eines Generators verbunden ist.
  • Ein solches Konzept zeigt die DE 44 02 184 C2 , bei der der Generator als Außenläufer ausgebildet ist. Der Stator und der Rotor des Generators sind über eine fliegende Lagerung miteinander verbunden, die innerhalb des Generators angeordnet ist und die sowohl die Drehbewegung des Rotors als auch extern eingeleitete Kräfte und Momente abstützt. Der Stator ist über einen ersten Flansch mit dem Turmkopf, d. h. der Gondel der Windkraftanlage verbunden. Der Rotor ist über einen zweiten Flansch mit der Rotornabe verbunden. Die Lagerung wird von einem ruhenden, hohl ausgebildeten Achszapfen getragen, durch den von dem Turmkopf aus ein Zugang in die Rotornabe möglich ist.
  • Die Anordnung des Hauptlagers innerhalb des direkt angetriebenen Generators kann zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung einer ausreichenden Steifigkeit der Lagerung führen.
  • Bei großen direkt angetriebenen Generatoren im Leistungsbereich von mehreren Megawatt ist es entscheidend, die dynamischen Belastungen und Schwingungsanregungen aus den elektromagnetischen Kräften durch eine ausreichend steife Lagerung der magnetisch und elektrisch aktiven Teile zu beherrschen. Gleichzeitig ist aber das Gewicht des Generators ein wichtiger Kostenfaktor. Es verursacht nicht nur Materialverbrauch und somit Kosten, sondern wirkt sich auch auf den Aufwand bei Konstruktion und Erstellung der Gondel, des Turms und des Fundaments der Windenergieanlage aus. Hinzu kommt der entsprechende Transport- und Montageaufwand.
  • Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Windkraftanlage zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird mit der Windkraftanlage nach Anspruch 1 gelöst:
    Die erfindungsgemäße Generatoranordnung wird von einem zentralen Tragrohr getragen, das an einem Ende mit einem Gondelgestell verbunden ist und sich von der Verbindungsstelle ausgehend freitragend weg erstreckt. Zu der Generatoranordnung gehört ein Generator mit einem vorzugsweise ringförmigen Stator und einem als Außenläufer ausgebildeten ebenfalls ringförmigen Rotor. Der Generator verfügt vorzugsweise über keine eigene Lagerung. Zur Zentrierung des Rotors gegenüber dem Stator dient ein Ringträger, der konzentrisch zu dem Tragrohr angeordnet und relativ zu diesem drehbar gelagert ist. Der Ringträger ist über eine steife Tragscheibe mit dem ringförmigen Rotor verbunden, wobei die Tragscheibe eine generatorseitige Wand und eine nabenseitige Wand aufweist. Zwischen beiden Wänden sind Aussteifungen vorgesehen. An die nabenseitige Wand schließt sich die Flügel tragende Nabe an.
  • Dieses Konzept gestattet die Anordnung der Lagerung zwischen dem Generator und der Nabe und die überaus steife Ausbildung sowohl des Tragrohrs als auch der zur Verbindung zwischen Lager und Rotor vorgesehenen Tragscheibe. Die doppelwandige Tragstruktur der Tragscheibe ermöglicht zusammen mit einer vorzugsweise ebenfalls doppelwandigen Tragstruktur des Stators eine gute und verwindungsarme Aufnahme der auftretenden Kräfte. Durch die Anordnung des Hauptlagers außerhalb des Generators kann die aus dem Tragrohr und der Tragkonstruktion des Stators bestehende Anordnung hinsichtlich ihrer Steifigkeit optimiert werden, wobei sich ein übersichtlicher Aufbau und ein geringes Gesamtgewicht ergeben. Die doppelwandigen Tragstrukturen mit radialen Stegen bzw. Rippen für den Rotor und den Stator des Generators ermöglichen die Erzielung einer hohen Steifigkeit bei geringem Gewicht. Dies wirkt sich positiv auf die Eigenfrequenz der Anordnung und somit auf das Schwingungsverhalten des Generators aus. Es wird eine kostengünstige gewichtsoptimierte Bauweise des Generators und der ganzen Windenergieanlage möglich.
  • Die Anordnung der Lagerung zwischen dem Generator und der Nabe minimiert die Lagerbelastung.
  • Bei dem gegebenen Konzept kann ein Tragrohr mit besonders großem Durchmesser angewendet werden. Dies führt zu einer steifen Struktur bei geringem Gewicht. Die radiale Höhe der Tragstruktur des Generators insbesondere der Tragscheibe des Rotors und der Tragstruktur des Stators kann gering gehalten werden, was deutlich zur Steifigkeit beiträgt.
  • Es kann vorgesehen werden, dass die Lagerung ausschließlich aus Lagern besteht, die zwischen der Nabe und dem Generator angeordnet sind. Ein solches Hauptlager wird auch als Momentenlager bezeichnet, weil es die drehbar gelagerte Nabe und den Rotor des Generators nicht nur in Radialrichtung abstützt, sondern auch Momente um die Querachse und um die Vertikalachse aufnimmt. Alternativ ist es möglich, ein Tragrohr vorzusehen, das sich in die Nabe hinein oder durch sie hindurch erstreckt, wobei dann die Hauptlagerung durch zwei in einem axialen Abstand zueinander angeordnete Lager gebildet werden. Bei der Bauform mit Momentenlager ist der Zugang zu der Rotornabe sehr gut gewährleistet.
  • Unabhängig davon, ob ein Momentenlager oder zwei axial beabstandete Lager verwendet werden, ist die Gondel (d. h. der Maschinenträger) frei von Elementen des Generators und der Hauptlagerung. Sie kann deshalb hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit optimal gestaltet werden. Der Zugang zu dem Turm ist nicht behindert.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Rotor freitragend von der Tragscheibe weg. Er ist somit nur einseitig gehalten. Durch die Steifigkeit der als Hohlkonstruktion ausgebildeten Tragscheibe ist die präzise Einhaltung des Arbeitsluftspalts des Generators im Rahmen der geforderten Genauigkeit möglich. Die Steifigkeit der Tragscheibe unterstützt die Formhaltigkeit des hülsenförmigen Rotors und somit die Einhaltung der gewünschten Luftspaltweite.
  • Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Ansprüchen, der Zeichnung oder der Beschreibung. Es zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform einer Generatoranordnung im Vertikalschnitt,
  • 2 den Rotor des Generators nach 1 mit einer stirnseitigen Tragscheibe, in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung,
  • 3 die Tragkonstruktion des Stators des Generators nach 1, in geschnittener perspektivischer Darstellung,
  • 4 eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Generatoranordnung, in Vertikalschnittdarstellung
  • 57 verschiedene Generatoranordnungen.
  • In 1 sind der Turmkopf 1 mit einem Generator 2 und einer Nabe 3 einer Windkraftanlage veranschaulicht. Zu dem Turmkopf gehört ein Maschinenträger 4, der an dem oberen Ende 5 des Turms um eine Vertikalachse 6 drehbar gelagert ist. Dazu dient die Turmlagerung 7.
  • Der Maschinenträger 4 ist bei der vorliegenden Ausführungsform relativ kompakt. Er erstreckt sich seitlich nur unwesentlich über das obere Ende 5 des Turms hinaus. An einer Seite (in 1 links) weist er einen Sitz 8 zur Aufnahme eines als ruhende Achse dienenden Tragrohrs 9 auf. Das Tragrohr 9 weist an seiner dem Maschinenträger 4 zugewandten Seite eine als Sitzfläche dienende präzise bearbeitete Ringfläche auf, der eine entsprechende Ringfläche an dem Maschinenträger 4 zugeordnet ist. Die Ringfläche des Maschinenträgers 4 kann von einer ringförmigen Stufe umgeben sein, so dass das Tragrohr an dem Maschinenträger 4 zentriert sitzt. In 1 lediglich schematisch angedeutete Bolzen 10, 11 erstrecken sich durch den nach innen gerichteten, eine Öffnung 12 umgebenden Rand des Maschinenträgers 4 und fixieren das Tragrohr 9 an dem Maschinenträger 4.
  • Die Öffnung 12 führt als Durchgang in das Tragrohr 9, dessen Mittelachse 13 ungefähr horizontal oder, wie dargestellt, gegen die Horizontale leicht ansteigend angeordnet ist.
  • Das Tragrohr weist vorzugsweise mindestens einen mannhohen Innendruchmesser von zum Beispiel 2 m oder mehr auf. Es kann, wie dargestellt, etwas konisch ausgebildet sein, d. h. dass es sich von dem maschinenträgerseitigen Ende zu dem nabenseitigen Ende hin etwas verjüngen kann. Es kann beispielsweise als Gussteil aus Stahlguss, Grauguss oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein.
  • Auf dem Tragrohr 9 ist der Generator 2 gehalten. Dazu weist das Tragrohr an seinem Außenumfang eine Befestigungseinrichtung 14 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gehören zu der Befestigungseinrichtung 14 zwei axial distanzierte nach außen gerichtete, ringförmige Flansche 15, 16 an denen eine Stator-Tragstruktur 17 befestigt ist, wie sie aus 3 hervorgeht. Die Stator-Tragstruktur 17 weist eine nabenseitige Wand 18 und eine gondelseitige Wand 19 auf, die jeweils mit einer zentralen Öffnung versehen sind, an deren Rand sie mit den Flanschen 15, 16 verschraubt sind. Die beiden Wände 18, 19 sind untereinander, wie 3 zeigt, durch Trennwände 20, 21, 22, 23, 24 verbunden, die sich radial und in Axialrichtung bezüglich der Achse 15 erstrecken. An dem Außenumfang weist die Stator-Tragstruktur 17 eine zum Beispiel zylindrische Haltefläche 25 auf, die den Stator 26 aufnimmt. An ihren inneren die zentralen Öffnungen umgebenden Rändern sind die nabenseitige Wand 18 und die gondelseitige Wand 19 jeweils mit einem verstärkten, mit Löchern versehenen Kranz verbunden, der zur Verschraubung mit den Flanschen 15, 16 eingerichtet ist.
  • Das Tragrohr 9 durchragt die Tragstruktur 17, wie in 1 dargestellt ist. Das nabenseitige Ende des Außenumfangs des Tragrohrs 9 trägt bei der Ausführungsform nach 1 ein Hauptlager 27, das zum Beispiel ein oder mehrere Kugellager, Rollenlager, Kegelrollenlager Tonnenlager oder dergleichen Wälzlager umfassen kann. Das Hauptlager 28 weist außen einen Tragring 28 auf. An seinen beiden Innenringen 27a, 27b ist der Tragring 28 über Kegelrollen 27c, 27d gelagert. Die Innenringe 27a, 27b weisen vorzugsweise Laufflächen auf, die miteinander einen sich radial nach außen öffnenden, z. B. rechten Winkel definieren. Die Kegelrollen können optional jeweils einen zentralen Lagerstift aufweisen. Die Lagerstifte jedes Kegelrollenkranzes können über Ketten oder Ringe 27e, 27f, 27g, 27h miteinander verbunden sein. Das Hauptlager 27 ist vorzugsweise als Momentenlager ausgebildet, z. B. wie es in 5 dargestellt ist. Es lagert einen Tragring 28 konzentrisch zu der Mittelachse 13 und um diese Achse drehbar. Alle anderen Freiheitsgrade werden von dem Lager blockiert. Insbesondere werden Drehmomente, die aus asymmetrischem Lastangriff an der Nabe 3 oder dem Rotor 29 herrühren können, sicher auf das Tragrohr 9 übertragen.
  • Der Tragring 28 ist mit dem Rotor 29 über eine steife Tragscheibe 30 verbunden, die als Hohlkammerstruktur ausgebildet ist. Die Tragscheibe 30 umfasst eine nabenseitige Wand 31, die zum Beispiel an dem vorderen nabenseitigen Rand des Tragrings 28 ansetzt. Sie umfasst weiter eine generatorseitige Wand 32, die an dem von der Nabe 3 abgewandten Ende des Tragrings 28 ansetzt. Beide Wände 31, 32 sind vorzugsweise als ebene ringförmige Scheiben ausgebildet, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Wie 2 veranschaulicht, sind zwischen den Wänden 31, 32 Stegwände 33, 34 angeordnet, die sich vorzugsweise radial von dem Tragring 28 weg und axial zwischen den beiden Wänden 31, 32 erstrecken. Die radiale Länge der Stegwände 33, 34 ist dabei vorzugsweise so groß, dass sie sich ausgehend von dem Tragring 28 bis zu einem äußeren zylindrischen Abschluss 35 erstrecken, der zwischen oder an den Wänden 31, 32 angeordnet ist. Die Anzahl der Stegwände 33, 34 ist zweckentsprechend festgelegt, Vorzugsweise ist der zwischen benachbarten Stegwänden 33, 34 eingeschlossene Winkel kleiner als 90° (vorzugsweise höchstens 45°). Gleiches gilt für die Stegwände 20 bis 24.
  • Der Durchmesser des Abschlusses 35 entspricht vorzugsweise etwa dem Durchmessers des Rotors 29, der, wie 2 erkennen lässt, an seiner nabenseitigen Stirn mit einem Flansch 36 versehen ist. Dieser weist eine große Anzahl von Befestigungslöchern auf, die mit Befestigungslöchern eines Flansches 37 übereinstimmen, der im äußeren Abschluss 35 überragt. Der hohlzylindrische Rotor 29 ist an seinem von der Tragscheibe 30 abliegenden Ende mit einem Abschlussring 38 versehen, der der Einhausung des Generators 2 dient.
  • Der Rotor 29 weist an seiner inneren Wandung eine große Anzahl von Permanentmagneten 39 auf, die ein Magnetfeld erzeugen, dessen Relativbewegung in Bezug auf den Stator 26 in diesem Spannungen induziert. Der Stator 26 weist dazu die entsprechenden Wicklungen und Magnetfluss führenden Teile auf.
  • Wie 1 weiter erkennen lässt, ist der Tragring 28 über eine Flanschverbindung mit der Nabe 3 verbunden. Zu der Flanschverbindung gehört eine an der Stirnseite des Tragrings 28 ausgebildete Sitzfläche und eine an dem rückseitigen Ende der Nabe 3 vorgesehenen Sitzfläche. Bolzen 40 sichern die Nabe 3 an dem Tragring 28. Zwischen der Nabe 3 und dem Tragring 28 ist eine ringförmige Bremsscheibe 41 vorgesehen, die in der beschriebenen Flanschverbindung gehalten ist. An der vorderen Stirnseite des Tragrohrs 9 sitzen entsprechende Bremssättel 42, die dazu eingerichtet sind, die Nabe 3 festzuhalten und gegen Drehung zu sichern.
  • Die insoweit beschriebene Generatoranordnung ist sowohl hinsichtlich ihrer Auslegung als auch hinsichtlich des damit verbundenen Materialaufwands und des Montageaufwands weitgehend optimiert. Sowohl der Stator 26 als auch der Rotor 29 sind jeweils von Hohlkammer-Tragstrukturen gehalten, wobei das zentrale Hauptlager 27 außerhalb des Generators 2 zwischen dem Generator 2 und der Nabe 3 sitzt. Die konstruktiven Schnittstellen zwischen dem Generator 2 und dem übrigen Bauwerk, liegen hinsichtlich des Rotors 29 an den flanschen 36, 37. Hinsichtlich des Stators 26 liegen sie entweder an den Flanschen 15, 16 oder an der Haltefläche 25. Dadurch ergeben sich insgesamt leicht vormontierbare und transportfähige Teile mit vergleichsweise geringem Gewicht und eine einfache und übersichtliche Konstruktion.
  • Die vorstehend beschriebene Generatoranordnung bietet einen guten Zugang des Nabeninnenraums durch das Tragrohr hindurch. Es kommt mit einem einzigen Hauptlager 27 aus.
  • In Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist es, wie 4 zeigt, jedoch auch möglich an die Stirn des Tragrohrs 9 eine Tragrohrverlängerung 43 anzusetzen, die als Lagerträger dient. Zur Verbindung zwischen der Tragrohrverlängerung 43 und dem Tragrohr 9, kann eine Flanschverbindung dienen, wie sie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zur Befestigung der Bremssättel 42 genutzt worden ist. Es kann somit das gleiche Tragrohr, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden. auch die übrigen Teile, insbesondere des Generators 2, der Tragstruktur 17 und der Tragscheibe 30, können weitgehend identisch mit den vorstehend beschriebenen entsprechenden Teilen sein. Jedoch ist die Lagerung abweichend ausgebildet. Sie besteht aus einer Kombination zweier Lager 44, 45, die axial distanziert, vorzugsweise an beiden Enden der Tragrohrverlängerung 43 angeordnet und z. B. gemäß 6 und 7 ausgebildet sind. An der Tragrohrverlängerung 43 kann zwischen den beiden Lagern 44, 45 ein Mannloch vorgesehen sein, durch das Servicepersonal in die Nabe 3 gelangen kann.
  • Das Lager 44 weist außen einen Außenring 44a auf, der zwei miteinander vorzugsweise einen stumpfen Winkel einschließende Laufflächen hat. An seinen beiden Innenringen 44b, 44c ist der Außenring 44a über Kegelrollen 44d, 44e gelagert. Die Innenringe 44b, 44c weisen vorzugsweise jeweils eine Lauffläche auf. Die beiden Laufflächen schließen vorzugsweise miteinander einen sich radial nach außen öffenden stumpfen Winkel ein. Die Kegelrollen können optional jeweils einen Lagerstift aufweisen. Die Lagerstifte jedes Kegelrollenkranzes können über Ketten oder Ringe 44f, 44g, 44h, 44i miteinander verbunden sein. Das Lager 44 ist vorzugsweise als teilweise als Momentenlager ausgebildet. Die Hautmomentenabstützung erfolgt aber durch das Lager 45, das als Rollenlager ausgebildet sein kann. Widerum können die Rollen oder sonstigen Wälzkörper Lagerstifte aufweisen, die über stirnseitig an den Wälzkörpern entlanglaufende Bänder oder Ketten miteinander verbunden sind.
  • Von den beiden Lagern 44, 45 ist vorzugsweise eines als Festlager und das andere als Loslager ausgebildet. Beispielsweise ist das Lager 44 ein Festlager, das die Nabe 3 nicht nur radial, sondern auch axial lagert. Das andere Lager 45 übernimmt lediglich radiale Stützfunktionen. Die Anordnung kann auch umgekehrt getroffen sein. Bei der hier dargestellten Ausführungsform trägt die an der Tragrohrverlängerung 43 gelagerte Nabe 3 den Tragring 28, der wiederum über die Tragscheibe 30 und die Flansche 36, 37 mit dem Rotor 29 verbunden ist. Ansonsten gilt die vorige Beschreibung der Ausführungsform gemäß 1 bis 3 ergänzend.
  • Die vorgeschlagene Generatoranordnung nutzt vorzugsweise einen Generator 2 mit einem Außenläufer in Gestalt des Rotors 29. Das oder die Hauptlager 27, 44, 45 sind außerhalb des Generators angeordnet. Der außen liegende Rotor 29 des Generators 2 ist über eine doppelwandige Tragstruktur 30 mit radialen Rippen bzw. Stegwänden 33, 34 mit der Nabe 3 verbunden. Der innen liegende Stator 26 des Generators 2 ist über eine doppelwandige Tragstruktur, die radia le Rippen bzw. Stegwände 20 bis 24 aufweist, mit der feststehenden Hochlachse bzw. dem Tragrohr 9 verbunden. Das Tragrohr 9 ist direkt an den Maschinenträger 4 angeflanscht und wird angepasst an die Hauptlagerung mit einem möglichst großen Durchmesser ausgeführt. Die Hauptlagerung kann in Gestalt des Lagers 27 als Einlagerlösung ausgeführt werden, das Kräfte und Moment in fünf Freiheitsgraden aufnimmt. Alternativ kann in Gestalt der Lager 44, 45 eine Zweilagerlösung vorgesehen werden.
  • Durch die Anordnung der Hauptlagerung außerhalb des Generators wird Platz für eine optimale Gestaltung der Tragstruktur des Rotors und des Stators gewonnen. Die doppelwandigen Tragstrukturen mit radialen Rippen für Rotor und Stator ermöglichen eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht. Dadurch wird das Schwingungsverhalten des Generators optimiert. Es kann eine kostengünstige und gewichtsoptimierte Bauweise des Generators erreicht werden. Die Anordnung des Hauptlagers oder der Hauptlager in der Nähe der Nabe 3, verringert die Lagerbelastung. Der große Durchmesser der Hohlachse führt ebenfalls zu einer steifen Struktur bei geringem Gewicht. Der Zugang zu der Nabe 3 kann, zumindest bei einer Ausführungsform, gut gewährleistet werden. Der Maschinenträger 4 ist frei von Elementen des Generators 2 und der Lagerung und kann somit hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit optimiert werden. Die Bauform des Generators 2 als Permanentmagnet erregten Außenläufer-Synchrongenerator hat den Vorteil, dass der Luftspaltdurchmesser zwischen den magnetisch aktiven Teilen und damit die Leistung des Generators bei gleichen Außenabmessungen größer ist als bei einem Innenläufer.
  • Bei der erfindungsgemäßen Generatoranordnung ist mindestens ein Hauptlager zwischen dem Generator und der Nabe angeordnet, wobei der Rotor des Generators nur an einem stirnseitigen Ende von einem steifen Träger in Gestalt der Tragscheibe 30 gehalten ist. Die Tragscheibe 30 ist ein Hohlkammerprofil mit geringem Gewicht und hoher Steifigkeit.
  • 1
    Turmkopf
    2
    Generator
    3
    Nabe
    4
    Maschinenträger
    5
    Ende
    6
    Vertikalachse
    7
    Turmlagerung
    8
    Sitz
    9
    Tragrohr
    10, 11
    Bolzen
    12
    Öffnung
    13
    Mittelachse
    14
    Befestigungseinrichtung
    15, 16
    Flansch
    17
    Stator-Tragstruktur
    18
    nabenseitige Wand
    19
    gondelseitige Wand
    20–24
    Stegwände
    25
    Haltefläche
    26
    Stator
    27
    Hauptlager
    28
    Tragring
    29
    Rotor
    30
    Tragscheibe
    31
    nabenseitige Wand
    32
    generatorseitige Wand
    33, 34
    Stegwände
    35
    Abschluss
    36, 37
    Flansch
    38
    Abschlussring
    39
    Permanentmagnete
    40
    Bolzen
    41
    Bremsscheibe
    42
    Bremssättel
    43
    Tragrohrverlängerung
    44, 45
    Lager
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4402184 C2 [0003]

Claims (15)

  1. Generatoranordnung zur Windenergienutzung, mit einem zentralen Tragrohr (9), das an einem Ende eine Verbindungseinrichtung (8) zur Verbindung mit einem Maschinenträger (4) aufweist, mit einem Stator (26), der konzentrisch zu dem Tragrohr (9) angeordnet und mit dem Tragrohr (9) über eine Tragstruktur (17) verbunden ist, mit einem Ringträger (28), der zu dem Tragrohr (9) konzentrisch angeordnet und gegenüber diesem drehbar gelagert ist, wobei der Ringträger (28) eine nabenseitige Wand (31) und eine generatorseitige Wand (32) trägt, die zusammen mit zwischen ihnen angeordneten Stegen (33, 34) einen steife Tragscheibe (30) bilden, die an einer Seite einen Rotor (29) trägt, der konzentrisch zu dem Stator (26) angeordnet ist und diesen überspannt.
  2. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rotor (29) freitragend von der Tragscheibe (30) weg erstreckt.
  3. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nabenseitige Wand (31) eben ausgebildet und radial zu dem Ringträger (28) angeordnet ist.
  4. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die generatorseitige Wand (32) eben ausgebildet und radial zu dem Ringträger (28) angeordnet ist.
  5. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (33, 34) durch Trennwände gebildet sind, die sich zwischen der nabenseitigen Wand (31) und der generatorseitigen Wand (32) in Radialrichtung erstrecken.
  6. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (33, 34) durch Trennwände gebildet sind, die sich zwischen der nabenseitigen Wand (31) und der generatorseitigen Wand (32) in Axialrichtung erstrecken.
  7. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragscheibe (30) einen Innenraum umschließt, der außen durch eine Umfangswand (35) abgeschlossen ist.
  8. Generatoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand (35) einen Durchmesser aufweist, der mit dem Außendurchmesser des Rotors (29) im Wesentlichen übereinstimmt.
  9. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (17) eine lagerseitig Wand (18) und eine gondelseitige Wand (19) aufweisen, die sich radial von dem Tragrohr (9) weg erstrecken.
  10. Generatoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nabenseitige Wand (18) und die gondelseitige Wand (19) durch Zwischenwände (2024) miteinander verbunden sind.
  11. Generatoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (2024) in Radialrichtung verlaufend angeordnet sind.
  12. Generatoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (2024) in Axialrichtung verlaufend angeordnet sind.
  13. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringträger (28) mittels einer Lageranordnung (27) an dem Tragrohr (9) gelagert ist.
  14. Generatoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (27) ausschließlich zwischen dem Ringträger (28) und dem Tragrohr (9) angeordnete Lager umfasst.
  15. Generatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung mindestens zwei Lager (44, 45) umfasst, die zwischen der Nabe (3) und dem Tragrohr (9) oder einer Tragrohverlängerung (43) angeordnet sind.
DE102009017865A 2009-04-17 2009-04-17 Generatoranordnung für Windenergieanlage Withdrawn DE102009017865A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009017865A DE102009017865A1 (de) 2009-04-17 2009-04-17 Generatoranordnung für Windenergieanlage
US12/661,020 US8421262B2 (en) 2009-04-17 2010-03-09 Generator arrangement for a wind power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009017865A DE102009017865A1 (de) 2009-04-17 2009-04-17 Generatoranordnung für Windenergieanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009017865A1 true DE102009017865A1 (de) 2010-10-28

Family

ID=42779591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009017865A Withdrawn DE102009017865A1 (de) 2009-04-17 2009-04-17 Generatoranordnung für Windenergieanlage

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8421262B2 (de)
DE (1) DE102009017865A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013113487A1 (de) 2012-02-02 2013-08-08 Eolotec Gmbh Lagereinheit insbesondere für eine windkraftanlage
DE102012208372A1 (de) * 2012-05-18 2013-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage
DE102012213911A1 (de) * 2012-08-06 2014-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage
DE102012221255A1 (de) 2012-11-21 2014-05-22 Eolotec Gmbh Lagereinheit für eine Windkraftmaschine
DE102016125218A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Wobben Properties Gmbh Statorträger für einen Stator eines Windenergieanlagengenerators, sowie Stator, Generator und Windenergieanlage mit selbigem

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EE200800049A (et) * 2008-07-24 2010-04-15 S?najalg Andres Tuulegeneraator
DE102009015926A1 (de) * 2009-04-01 2010-10-07 Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg Gondel mit mehrteiliger Hauptwelle
US8786124B2 (en) * 2010-07-12 2014-07-22 Alstom Wind, S.L.U. Wind turbine
EP2416009B1 (de) * 2010-08-06 2013-04-17 Alstom Wind, S.L.U. Windturbine mit Direktantrieb und Verfahren zur Steuerung eines Luftspalts
EP2437380A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Rotor, Generator und Windturbine
DE102010043435A1 (de) * 2010-11-04 2012-05-10 Aloys Wobben Windenergieanlage
CN102536666B (zh) * 2010-12-09 2015-05-13 厦门蓝溪科技有限公司 一种大型直驱风力双发电机系统和安装方法
EP2505822B1 (de) 2011-03-31 2015-11-25 ALSTOM Renewable Technologies Windturbine
EP2505830B1 (de) * 2011-03-31 2016-08-03 Alstom Wind, S.L.U. Windturbine
EP2578872B1 (de) * 2011-10-04 2018-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Generator
EP2584673A1 (de) * 2011-10-17 2013-04-24 ABB Oy Elektrische Maschine mit Dämpfungsmitteln
EP2594787A1 (de) * 2011-11-17 2013-05-22 Alstom Wind, S.L.U. Windturbine
DK2657519T3 (en) * 2012-04-26 2015-09-07 Siemens Ag Windmill
DK2662952T3 (en) * 2012-05-11 2015-09-14 Siemens Ag Generator, especially for a wind turbine
DE102012013372B3 (de) * 2012-07-04 2013-09-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Antriebsstrang für eine Windkraftanlage
CN103195657A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 中国第一重型机械股份公司 一种在大直径低转速电机中保障气隙间距安全的缓冲装置
US20170005543A1 (en) * 2013-12-18 2017-01-05 Abb Technology Ag Wind power generator
EP3226383A1 (de) * 2016-03-30 2017-10-04 Siemens Aktiengesellschaft Statoranordnung für einen elektrischen generator mit unterbringungsraum
EP3460238B1 (de) * 2017-09-20 2020-04-15 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Windturbine
EP4520953B1 (de) * 2023-09-11 2026-02-04 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Windenergieanlage

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4402184C2 (de) 1994-01-26 1995-11-23 Friedrich Prof Dr Ing Klinger Vielpol-Synchrongenerator für getriebelose Horizontalachsen-Windkraftanlagen mit Nennleistungen bis zu mehreren Megawatt

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483199B2 (en) * 2000-04-28 2002-11-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Wind power generating device
ITBZ20010043A1 (it) * 2001-09-13 2003-03-13 High Technology Invest Bv Generatore elettrico azionato da energia eolica.
US7360310B2 (en) * 2005-10-05 2008-04-22 General Electric Company Method for changing removable bearing for a wind turbine generator
CN101627208A (zh) * 2006-12-22 2010-01-13 高技术投资公司 多发电机式风轮机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4402184C2 (de) 1994-01-26 1995-11-23 Friedrich Prof Dr Ing Klinger Vielpol-Synchrongenerator für getriebelose Horizontalachsen-Windkraftanlagen mit Nennleistungen bis zu mehreren Megawatt

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013113487A1 (de) 2012-02-02 2013-08-08 Eolotec Gmbh Lagereinheit insbesondere für eine windkraftanlage
DE102012208372A1 (de) * 2012-05-18 2013-11-21 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage
DE102012213911A1 (de) * 2012-08-06 2014-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage
DE102012221255A1 (de) 2012-11-21 2014-05-22 Eolotec Gmbh Lagereinheit für eine Windkraftmaschine
DE102016125218A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Wobben Properties Gmbh Statorträger für einen Stator eines Windenergieanlagengenerators, sowie Stator, Generator und Windenergieanlage mit selbigem

Also Published As

Publication number Publication date
US20100264664A1 (en) 2010-10-21
US8421262B2 (en) 2013-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009017865A1 (de) Generatoranordnung für Windenergieanlage
DE102009015926A1 (de) Gondel mit mehrteiliger Hauptwelle
EP2795108B1 (de) Windenergieanlagengondel
DE10392908B4 (de) Windenergieanlage und Lageranordnung dafür
EP2286083B1 (de) Wasserrad mit integriertem generator
EP2710271B1 (de) Lagereinheit einer windkraftanlage
EP2432989B1 (de) Gezeitenkraftwerk und verfahren für dessen erstellung
EP2661554B1 (de) Windenergieanlage
DE10255745A1 (de) Direkt angetriebene Windenergieanlage mit im Generator integriertem Lager
DE102008036230A1 (de) Verfahren zur Montage einer Rotornabe an einer Rotorwelle einer Windenergieanl age und Windenergieanlage
DE102018002553A1 (de) Maschinenträger für Windenergieanlagen
DE102006047186A1 (de) Radsatzwelle für eine achsreitende elektrische Antriebsmaschine und Antriebseinheit
DE102012221255A1 (de) Lagereinheit für eine Windkraftmaschine
EP2740933B1 (de) Windenergieanlage
DE102017119633B4 (de) Stromgenerator
WO2017178291A1 (de) Generatorrotor für einen generator einer windenergieanlage oder eines wasserkraftwerks, sowie generator, windenergieanlage und wasserkraftwerk mit selbigem
DE102022127864A1 (de) Schwingungserzeuger
EP4016809B1 (de) Segmentierter generator, generatorsegment und windenergieanlage sowie verfahren zur transportvorbereitung, zum transport und zur montage eines segmentierten generators sowie verfahren zur montage einer windenergieanlage
EP2740932B1 (de) Windenergieanlage
EP2740934B1 (de) Windenergieanlage
EP2836707B1 (de) Windenergieanlage mit aussenläufergenerator
EP0339291B1 (de) Vertikalachsige elektrische Maschine in Schirmbauweise
DE102014226126A1 (de) Rotornabe für einen eine Rotorachse aufweisenden Rotor einer Windenergieanlage
DE102022004795B4 (de) Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Axialflussmaschine, sowie eine entsprechende elektrische Maschine
DE102018008034A1 (de) Windenergieanlage mit Triebstrang

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20141101