DE102011006681A1

DE102011006681A1 - Polschuh

Info

Publication number: DE102011006681A1
Application number: DE102011006681A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lenschow
Original assignee: Individual
Current assignee: Lenschow Gerhard De
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-10-04
Also published as: KR101546175B1; RU2013148723A; CN103460567A; JP2014514902A; WO2012130814A3; BR112013024947A2; US20140091650A1; AU2012234318A1; JP5746417B2; CL2013002800A1; CA2830803A1; WO2012130814A2; AU2012234318B2; EP2572442A2; KR20130135989A; MX2013011321A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Polschuh einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors eines elektrischen Generators einer Windenergieanlage, umfassen einen Polschuhkörper zum Führen eines Magnetfeldes und zum Aufnehmen einer Wicklung zum Führen eines elektrischen Stroms, insbesondere eines Erregerstroms, zum Erzeugen des magnetischen Feldes, wenigstens einen den Polschuhkörper ganz oder teilweise umgebenden Kühlkörper zum Kohlen des Polschuhs, wobei der Kühlkörper zwischen dem Polschuhkörper und der Wicklung angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Polschuh einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors eines elektrischen Generators einer Windenergieanlage. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung einen Generator, insbesondere einen Ringgenerator, sowie einen Polschuhkühlkörper und eine Windenergieanlage. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Polschuhs sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage.
Ein Polschuh dient im Allgemeinen dazu, ein magnetisches Feld zu führen und die magnetischen Feldlinien in einer definierten Form heraustreten zu lassen und zu verteilen. Dabei besteht solch ein Polschuh aus einem Material mit einer hohen Permeabilität. In elektrischen Maschinen, beispielsweise in einem elektrischen Generator einer Windenergieanlage, sind Polschuhe in dem Stator und/oder in dem Rotor des Generators angeordnet. Unter einem Polschuh wird im nachfolgenden ein Polschuhblechpaket, das zur Vermeidung oder zumindest zur Reduzierung von Wirbelströmen aus vielen einzelnen, voneinander isolierten Blechlamellen aufgebaut ist, verstanden. Ein solcher Polschuh besteht dabei im Wesentlichen aus einem Polschuhkopf und einem Polschuhkörper.
Insbesondere bei langsam drehenden Generatoren wie bei solchen einer getriebelosen Windenergieanlage wird ein hoher Erregerstrom benötigt, also der Strom, der durch eine Erregerwicklung fließt und dabei ein magnetisches Feld erzeugt. Dies führt zu einem Anstieg der Erregerverlustleisung. Eine Möglichkeit, die Leistung eines solchen Generators zu erhöhen, besteht darin den Erregerstrom zu erhöhen. Um die hierbei steigende Verlustenergie abzuführen werden Kühlsysteme zum Kühlen des Generators eingesetzt.
Aus dem Dokument DE 10 124 268 A1 ist beispielsweise eine Generatorkühlung bekannt. Das Dokument betrifft eine Windenergieanlage mit einem Ringgenerator und einem den Ringgenerator umgebenen Gondelgehäuse der Windenergieanlage, wobei das Gondelgehäuse im Bereich des Rindgenerators einen wärmeleitenden Gehäuseabschnitt aufweist und zwischen dem Außenumfang des Ringgenerators und dem wärmeleitenden Gehäuseabschnitt ein vorgegebener Abstand ausgebildet ist, so dass die Wärmeenergie über bzw. durch Luft übertragen wird.
Allgemein sind für Generatoren Luftkühlungen, Wasserkühlungen oder kombinierte Luft-Wasser-Kühlungen bekannt. Solche vorbekannten Lösungen weisen teilweise eine geringe Kühlleistung auf oder sind durch konstruktive Änderungen am Generator sehr teuer und aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, wenigstens eines der oben beschriebenen Probleme zu beheben, zumindest zu verringern. Insbesondere soll ein verbessertes Kühlen eines Polschuhs einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors eines elektrischen Generators einer Windenergieanlage, ermöglicht werden. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Polschuh einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Ein solcher Polschuh einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors eines elektrischen Generators einer Windenergieanlage, weist einen Polschuhkörper zum Führen eines Magnetfeldes und zum Aufnehmen einer Wicklung zum Führen eines elektrischen Stroms, insbesondere eines Erregerstroms, zum Erzeugen des magnetischen Feldes auf. Dabei ist der Polschuhkörper entweder ganz oder teilweise von wenigstens einem Kühlkörper, der auch Polschuhkühlkörper genannt werden kann, zum Kühlen des Polschuhs umgeben. Der Kühlkörper ist zwischen dem Polschuhkörper und der Wicklung angeordnet. Die Wicklung kann dabei Teil des Polschuhs sein.
Der Kühlkörper ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er die Wicklung aufnimmt und somit einen gekühlten, insbesondere wassergekühlten Spulenkörper bildet.
Der Polschuhkörper ist dabei beispielsweise geblecht und aus Eisen ausgeführt. Dadurch können Wirbelströme innerhalb des Polschuhs vermieden oder zumindest reduziert werden. Vorzugsweise ist der Polschuhkörper in Form eines Quaders ausbildet, bei dem die Ecken ausgespart werden. Durch die Aussparung wird Material der Wicklung eingespart. Beispielsweise können bei einer Wicklung eines Polschuhs eines Rotors eines Generators einer Windenergieanlage, insbesondere aus Kupfer, bis zu oder sogar mehr als 2 kg oder mehr als 3 kg Material pro Polschuh eingespart werden.
Ist ein solcher Polschuh beispielsweise in einem Rotor eines Generators einer Windenergieanlage befestigt, so kann durch das Anordnen einer Kühlung der Erregerstrom, der in die Wicklung gespeist wird, und somit die Leistung des Generators erhöht werden. Dadurch, dass sich der Kühlkörper zwischen dem Polschuhkörper und der Wicklung befindet, kommt ein enger Wärmekontakt zwischen dem Kühlkörper und der Wärmequelle, also der Wicklung, zustande und die Wärmequelle wird direkt gekühlt. Die Wärme wird somit bevor der Polschuh zu warm wird abgeführt, so dass es zu keiner Schädigung durch Überhitzung der Wicklung kommt. Erwärmungen, die in dem Polschuhkörper auftreten, wie z. B. durch Wirbelstromverluste und Eisenverluste können ebenfalls vom Polschuhkörper zum Kühlkörper gelangen und auf einfache Weise abgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Polschuhs ist der Kühlkörper als Wickelkörper ausgebildet. Dabei ist der Wickelkörper vorzugsweise an den Polschuhkörper angepasst und wird auf diesen aufgeschoben. Auf den Wickelkörper wird die Wicklung angeordnet. Somit befindet sich der Kühlkörper zwischen dem Polschuhkörper und der Wicklung und die Wärme der Wärmequelle kann direkt abgeführt werden. Alternativ könnten ein Wickelkörper und ein Kühlkörper zwischen der Wicklung und dem Polschuhkörper angeordnet sein.
Vorzugsweise weist der Polschuh ein elektrisches Isolationsmittel auf, um den Kühlkörper gegen die Wicklung elektrisch zu isolieren und/oder um Wärme von der Wicklung zu dem Kühlkörper zu leiten. Das Isolationsmittel kann beispielsweise eine Isolationsfolie, Glimmerscheiben oder Keramikplättchen umfassen. Es kommen zur Isolation auch elektrisch isolierende Schichten aus Oxiden, wie bspw. Aluminium-Oxid, auch als Passivierungsschichten bekannt in Betracht. Weiterhin kommen zum Isolieren Schichten in Form von Lacken in Betracht, z. B. ähnlich wie der Isolationslack eines Kupferdrahtes.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Polschuhs ist der Kühlkörper zum Führen eines Kühlmediums hohl ausgestaltet. Als Kühlmedium wird insbesondere eine Kühlflüssigkeit verwendet. Eine solche Kühlflüssigkeit kann beispielsweise Wasser umfassen. Dies hat den Vorteil, dass ein gleichmäßiger Wärmetransport gewährleistet wird und eine große Wärmemenge abgeführt wird. Vorteilhaft ist es, wenn eine solche Kühlflüssigkeit ein Gefrierschutzmittel wie zum Beispiel Glykol aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kühlflüssigkeit auch bei einem Stillstand der elektrischen Maschine nicht gefriert.
Alternativ kann das Kühlmedium auch gasförmig sein oder zumindest teilweise feste Stoffe oder Stoffgemischen aufweisen, oder beispielsweise als Gel ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper aus Aluminium gefertigt ist. Aluminium hat den Vorteil, dass es ein gut wärmeleitfähiges Metall ist und somit die Verlustwärme durch Wärmeleitung vom wärmeerzeugenden Bauelement, also der Wicklung, ableiten kann. Alternativ könnte der Kühlkörper ebenfalls aus Kupfer, das ebenfalls ein gut wärmeleitfähiges Metall ist, gefertigt sein.
Vorzugsweise weist der Kühlkörper wenigstens zwei Anschlussstellen zur Anbindung an ein Kühlsystem auf, so dass das Kühlsystem zusammen mit dem Kühlkörper einen Kühlkreislauf bilden kann. Dabei wird über eine der Anschlussstellen ein bzw. das Kühlmedium eingeleitet und über eine der anderen Anschlussstellen das Kühlmedium abgeführt. Somit strömt das Kühlmedium mit einer Eingangstemperatur, die kleiner ist als die Temperatur der Wärmequelle, in den Kühlkörper, und es findet ein Wärmedurchgang von dem wärmeren zu dem kälteren Medium, also zu dem Kühlmedium, statt. Danach wird das erwärmte Kühlmedium abgeführt und nach Abkühlung erneut in den Kühlkreislauf eingebracht. Dabei erfolgt das Abkühlen beispielsweise mittels eines Rückkühlers, der die abzuführende Wärme an die Umgebung abgibt. Ein solcher Rückkühler ist zum Beispiel bei einer Windenergieanlage in oder an der Gondel der Windenergieanlage angeordnet.
Wird der Polschuhkörper mit Aussparungen an seinen Ecken versehen, wie oben bereits beschrieben wurde, können die Anschlussstellen des Kühlkörpers in diesen Aussparungen, bzw. in zweien dieser Aussparungen, angeordnet werden und dadurch den Platz effizient ausnutzen.
Erfindungsgemäß wird der Polschuh zur Verwendung in einer Schenkelpolmaschine, insbesondere einem Ringgenerator vorbereitet. Eine solche Schenkelpolmaschine ist eine für niedrige Drehzahlen konstruierte Drehstromsynchronmaschine, die beispielsweise bei Windenergieanlagen als Generator verwendet wird. Ein Ringgenerator zeichnet sich durch eine hohe Anzahl an Rotor- und Stator- Polen aus, die ringförmig entlang des Luftspaltes angeordnet sind. Durch die hohe Anzahl an Polen, es können bspw. 30, 40, insbesondere 48, 50 und mehr Rotorpole vorgesehen sein, wird ein sehr langsam drehender Betrieb ermöglicht, bei dem sich der Generator mit weniger als 30, 20, 15 und insbesondere weniger als 10 U pro Minute dreht.
Vorzugsweise umfasst die Erfindung einen Generator, insbesondere einen Ringgenerator, zum Wandeln einer Bewegungsenergie in eine elektrische Energie mit einem Stator und einem Rotor. Dabei weist der Stator und/oder der Rotor wenigstens zwei erfindungsgemäße Polschuhe auf. Bei einem solchen Ringgenerator, zum Beispiel einer Windenergieanlage, erfolgt die Erregung des magnetischen Feldes über die am Rotor angebrachten Polschuhe. Werden diese Polschuhe direkt gekühlt, kann die Leistung der Windenergieanlage dadurch gesteigert werden bzw. eine Steigerung kann dadurch ermöglicht werden, dass durch einen hohen Erregungsstrom erzeugte Verlustleistung abgeführt wird. Andererseits kann die Lebensdauer der Windenergieanlage durch eine gute Kühlung und daher durch Vermeidung zu hoher Temperaturen erhöht werden. Durch Verwendung einer Flüssigkeitskühlung statt einer Kühlung durch Umgebungsluft kann eine Belastung durch die Umgebungsluft vermieden werden. Feuchte und Schmutz kann aus der Anlage fern gehalten werden.
Vorzugsweise weisen die wenigstens zwei Polschuhe an dem Rotor oder dem Stator jeweils eine so um den jeweiligen Kühlkörper angeordnete Wicklung auf, dass der Kühlkörper zwischen Polschuhkörper und Wicklung angeordnet ist. Eine direkte Kühlung der Wärmequelle ist somit möglich.
Zudem wird erfindungsgemäß ein Polschuhkühlkörper zum Kühlen eines Polschuhs und zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Polschuh vorgeschlagen. Ein solcher Polschuhkühlkörper ist als starrer Korper ausgebildet und an einen Polschuh, insbesondere an den Polschuhkörper eines Polschuhs, angepasst. Somit kann der Polschuhkühlkörper für verschiedene Ausführungsformen des Polschuhs wie beispielsweise verschiedene Größen oder Formen verwendet werden. Dabei erfährt der Polschuh selbst keine oder nur geringe konstruktive Änderungen. Der Polschuhkörper kann nach dem Anbringen des Kühlkörpers und der Isolationsfolie mit der Wicklung versehen werden und in die elektrische Maschine eingebracht werden. Lediglich die Anschlüsse für den Kühlkreislauf und das damit verbundene Kühlsystem resultieren in einer abweichenden konstruktiven Ausgestaltung gegenüber Generatoren ohne oder mit anderer Kühlung.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Polschuhkühlkörper, der hier auch vereinfachend nur als Kühlkörper bezeichnet wird, einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Polschuhkörpers aufweist bzw. ausbildet. Unter einem Aufnahmeraum wird hier ein durch die Form des Kühlkörpers festgelegter Raum verstanden, der dazu vorgesehen ist, zumindest den Teil des Polschuhkörpers aufzunehmen, der von dem Polschuhkühlkörper umgeben sein soll. Hierdurch kann der Kühlkörper, der vorzugsweise als starrer Körper ausgebildet ist, ohne großen Aufwand beispielsweise auf den Polschuhkörper aufgeschoben werden.
Außerdem wird erfindungsgemäß eine Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Generator vorgeschlagen. Dabei kann die erforderliche Wärmeleistung durch ein Kühlsystem abgeführt werden und somit die Leistung gesteigert werden.
Zudem wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Polschuhs vorgeschlagen. Vorzugsweise umfasst ein solches Verfahren die folgenden Schritte:

1. Zunächst wird ein bzw. der Kühlkörper auf einem bzw. dem Polschuhkörper zum Kühlen des Polschuhs angeordnet. Dies kann beispielsweise durch Aufschieben auf den Polschuhkörper durchgeführt werden.
2. Anschließend wird eine bzw. die Wicklung auf dem Kühlkörper angeordnet. Dabei ist der Kühlkörper auf dem Polschuhkörper so angeordnet, dass er den Polschuhkörper ganz oder teilweise umgibt und zwischen der Wicklung und dem Polschuhkörper angeordnet ist. Somit wird das generelle Herstellungsverfahren eines Polschuhs lediglich durch das Anordnen des Kühlkörpers ergänzt.

Alternativ wird vorgeschlagen, die Wicklung auf dem Kühlkörper vorzusehen und dann den Kühlkörper zusammen mit der darauf bereits angeordneten Wicklung auf den Polschuhkörper aufzuschieben.
Außerdem wird ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage vorgeschlagen. Dabei wird der Generator mittels eines Kühlmediums, insbesondere durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt, das durch wenigstens einen Polschuhkühlkörper gepumpt wird. Vorzugsweise wird beim Betreiben einer Windenergieanlage das Medium zum Kühlen des Generators über eine bzw. die Anschlussstelle zu einem Rückkühler geführt. Dieser Rückkühler befindet sich in oder an der Gondel der Windenergieanlage, vorzugsweise an wenigstens einer Außenseite der Gondel. Ein solcher Rückkühler ist beispielsweise einer Luftströmung ausgesetzt und weist eine ausreichend große Oberfläche auf, um eine erforderliche Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Dadurch kann das Kühlmedium in dem Rückkühler gekühlt werden und über eine bzw. die weitere Anschlussstelle zurück in den Polschuhkühlkörper gepumpt werden, um weiterhin die Verlustwärme des Polschuhs abführen zu können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele exemplarisch unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen Wickelkörper mit einem erfindungsgemäßen Polschuhkühlkörper.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Polschuhkühlkörpers.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Polschuhkühlkörpers.
4 zeigt einen Anschlussbereich eines Polschuhkühlkörpers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5 zeigt einen Polschuhkühlkörper mit einem Polschuhkörper eines Polschuhs gemäß einer weiteren Ausführungsform.
6 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polschuhs.
7 zeigt einen Ausschnitt eines Polschuhs gemäß einer weiteren Ausführungsform.
1 zeigt einen Wickelkörper 100 für einen Polschuh mit einem Kühlkörper in Form eines Polschuhkühlkörpers 101, zwei Anschlussstellen 102 und einem Aufnahmeraum 103. Dabei ist der Polschuhkühlkörper 101, der aus drei über die Anschlussstellen 102 miteinander verbundenen Teilkörpern 106 besteht, bereits auf dem Wickelkörper 100 angebracht. Um einen Polschuhkörper aufzunehmen, ist ein Aufnahmeraum 103 vorgesehen. Der Kühlkörper 101 umschließt den Aufnahmeraum 103 und somit nach Einschieben des Polschuhkörpers auch den Polschuhkörper vollständig, so dass eine gleichmäßige Kühlung gewährleistet ist.
Um ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, in den Kühlkörper 101 hinein zu pumpen und wieder abführen zu können, befinden sich an dem Kühlkörper 101 zwei Anschlussstellen 102. Über eine der Anschlussstellen 102 wird das Kühlmedium beispielsweise zu einem Rückkühler geführt und dort gekühlt. Über die zweite Anschlussstelle 102 wird das Kühlmedium zurück in den Kühlkörper 101 gepumpt.
Der dargestellte Wickelkörper 100 wird auf einen Polschuhkörper eines Polschuhs geschoben. Auf dem Kühlkörper 101 wird ein hier nicht dargestelltes Isolationsmittel angebracht, auf dem wiederum eine Wicklung angeordnet wird. Der so vorbereitete Polschuh kann dann an der entsprechenden Stelle der elektrischen Maschine angebracht werden.
2 zeigt einen starren Kühlkörper 201, der drei ebenfalls starre Teilkörper 206 umfasst. Der Kühlkörper 201 begrenzt einen Aufnahmeraum 203 zum Aufnehmen eines Polschuhkörpers. Die drei Teilkühlkörper bilden jeweils ein starres, umlaufendes und hohles bandähnliches Element, durch das Wasser als Kühlflüssigkeit geleitet werden kann. Wird der Polschuhkörper in den Aufnahmeraum 203 eingeschoben, umschließt der Kühlkörper 201 diesen fast vollständig, so dass eine gleichmäßige Kühlung gewährleistet ist.
Zudem sind in 2 zwei Anschlussstellen 202 zu erkennen. Hierdurch kann das Kühlmedium in den Kühlkörper 201 eingeleitet bzw. abgeführt werden.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kühlkörpers 301 mit drei Teilkörpern 306. Auch dieser weist einen Aufnahmeraum 303 zum Aufnehmen eines Polschuhkörpers sowie zwei Anschlussstellen 302 zum Zuführen bzw. Abführen eines Kühlmediums auf. Die Kühlkörper 201 gemäß 2 und 301 gemäß 3 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Größe des aufzunehmenden Polschuhs bzw. Polschuhkörpers des Polschuhs.
In 4 ist ein Teilausschnitt eines Kühlkörpers 401, der aus drei an den Anschlussstellen 402 zusammengebrachten Teilkörpern 406 besteht, zu erkennen. Die Anschlussstellen 402 sind rohrförmig ausgebildet. Innerhalb der rohrförmigen Anschlussstellen 402 sind Verbindungsstellen 405 zu den hohl ausgeführten Teilkörpern 406 zu erkennen. Hierdurch kann das Kühlmedium von einer der Anschlussstellen 402 über die Verbindungsstellen 405 in den Kühlkörper 401 gepumpt werden, um diesen zu durchströmen und die Wärme abzuführen. Durch die andere der beiden Anschlussstellen 402 wird das Kühlmedium über die Verbindungsstellen 405 wieder abgeführt.
Zudem ist in 4 ein Aufnahmeraum 403 zum Aufnehmen eines Polschuhkörpers teilweise dargestellt.
In 5 ist ein Polschuhkörper 504 eines Polschuhs dargestellt. Weiterhin ist ein Kühlkörper 501 mit drei Teilkörpern 506, der den Polschuhkörper 504 umschließt, zu erkennen. Dabei ist der Polschuhkörper 504 aus einem Material, das eine hohe Permeabilität wie beispielsweise Eisen, hergestellt. Zudem ist er geblecht ausgeführt, um Wirbelströme innerhalb des Polschuhs zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Der Polschuhkörper 504 ist in Form eines Quaders ausgebildet, bei dem die jeweiligen Ecken 507 abgeflacht sind. Im Bereich dieser abgeflachten Ecken können Anschlüsse zum Anschließen des Kühlkörpers an einen Kühlkreislauf angeordnet werden.
Weiterhin sind zwei Anschlussstellen 502 zum Führen des Kühlmediums zu bzw. von einem Rückkühler zu erkennen.
Der Polschuh kann ebenfalls eine hier nicht dargestellte Wicklung umfassen, die auf den Kühlkörper 501 angebracht wird. So kann der Polschuh in die elektrische Maschine, beispielsweise in einen Rotor eines Generators einer Windenergieanlage eingebaut werden.
6 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polschuhs 600. Dabei ist der Polschuh 600 im Bereich seines Polschuhkopfes 610 pfeilförmig ausgebildet. Der dargestellte Polschuhkopf 610 und Polschuhkörper 620 bilden gemeinsam den Polschuh 600. Vorzugsweise ist der Polschuh 600 aus einzelnen voneinander isolierten Blechlamellen hergestellt. Daher wird der Polschuh 600 auch als Polschuhblechpaket bezeichnet.
Auf dem dargestellten Polschuhkörper 620 wird ein erfindungsgemäßer, hier nicht dargestellter, Polschuhkühlkörper angeordnet, der den Polschuhkörper 620 ganz oder teilweise umgibt. Darauf wird eine Wicklung angebracht, die durch den engen Wärmekontakt zu dem Kühlkörper direkt gekühlt wird.
7 zeigt einen Polschuhkörper 704 eines Polschuhs. Weiterhin ist ein Kühlkörper 701 zu erkennen, der nicht in Teilkörpern unterteilt ist, sondern als ein Körper ausgebildet ist. Der Kühlkörper 701 umschließt den Polschuhkörper 704 im Wesentlichen von drei Seiten. Der Ausschnitt des Polschuhkörpers 704 zeigt zwei Eckenbereiche 707, die jeweils eine Ausnehmung 717 aufweisen. In einer dieser beiden Ausnehmungen 717 ist zum Anschließen des Kühlkörpers 701 ein Anschluss 727 in Form eines Anschlussrohrs vorgesehen, um den Kühlkörper 701 an einen Kühlkreislauf anzuschließen. Im Bereich der weiteren Ausnehmung fehlt ein entsprechender Anschluss 727 noch und es sind Führungskanäle 730 zu erkennen, die zum Führen eines Kühlmediums in dem Kühlkörper 701 ausgebildet sind. Auch hier ist bei Fertigstellung ein solcher Anschluss 727 vorzusehen, der in einer der Ausnehmungen 717 angeordnet wird und dadurch zumindest teilweise in den Polschuhkörper 704 integriert wird. Der Kühlkörper kann hierbei, ggf. ergänzt durch eine Isolation, eine Wicklung aufnehmen und dadurch einen gekühlten Spulenkörper bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10124268 A1 [0004]

Claims

Polschuh (600) einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors eines elektrischen Generators einer Windenergieanlage, umfassend – einen Polschuhkörper (504) zum Führen eines Magnetfeldes und zum Aufnehmen einer Wicklung zum Führen eines elektrischen Stroms, insbesondere eines Erregerstroms, zum Erzeugen des magnetischen Feldes, – wenigstens einen den Polschuhkörper (504) ganz oder teilweise umgebenden Kühlkörper (101, 201, 301, 501) zum Kühlen des Polschuhs (100, 500), wobei der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) zwischen dem Polschuhkörper (504) und der Wicklung angeordnet ist.
Polschuh (600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) als Wickelkörper (100) zum Aufnehmen der Wicklung ausgebildet ist.
Polschuh (600) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Isolationsmittel, insbesondere eine Isolationsfolie zum elektrischen Isolieren des Kühlkörpers (101, 201, 301, 501) gegen die Wicklung, und/oder zum Leiten von Wärme von der Wicklung zu dem Kühlkörper (101, 201, 301, 501).
Polschuh (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) zum Führen eines Kühlmediums, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, hohl ausgestaltet ist.
Polschuh (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) aus Aluminium gefertigt ist.
Polschuh (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) wenigstens zwei Anschlussstellen (102, 202, 303, 403, 503) zur Anbindung an ein Kühlsystem aufweist, wobei über eine der Anschlussstellen ein bzw. das Kühlmedium eingeleitet und über eine der anderen Anschlussstellen (102, 202, 302, 402, 502) das Kühlmedium abgeführt wird.
Polschuh (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, vorbereitet zur Verwendung in Schenkelpolmaschinen.
Generator, insbesondere Ringgenerator, zum Wandeln einer Bewegungsenergie in eine elektrische Energie mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Stator und/oder der Rotor wenigstens zwei Polschuhe (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweisen.
Generator gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Polschuhe (600) an dem Rotor oder dem Stator befestigt sind, derart, dass jeder Polschuh eine so um den jeweiligen Kühlkörper (101, 201, 301, 501) angeordnete Wicklung aufweist, dass der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) zwischen Polschuhkörper (504) und Wicklung angeordnet ist.
Polschuhkühlkörper zum Kühlen eines Polschuhs (600) und zur Verwendung mit einem Polschuh (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Polschuhkühlkörper (101, 201, 301, 501) als starrer Körper ausgebildet ist und an einen Polschuh (100, 500), insbesondere einen Polschuhkörper (504) eines Polschuhs (100, 500), angepasst ist.
Polschuhkühlkörper (101, 201, 301, 501) gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Aufnahmeraum (103, 203, 303, 403) zum Aufnehmen eines Polschuhkörpers (504).
Windenergieanlage mit einem Generator nach einem der Ansprüche 7 oder 8.
Verfahren zum Herstellen eines Polschuhs (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte in folgender Reihenfolge: 1. Anordnen eines bzw. des Kühlkörpers (101, 201, 301, 501) auf einem bzw. dem Polschuhkörper (504) zum Kühlen des Polschuhs (600), 2. Anordnen einer bzw. der Wicklung auf dem Kühlkörper (101, 201, 301, 501), wobei der Kühlkörper (101, 201, 301, 501) auf dem Polschuhkörper (504) so angeordnet wird, dass er den Polschuhkörper (504) ganz oder teilweise umgibt und zwischen der Wicklung und dem Polschuhkörper (504) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage nach Anspruch 11, wobei der Generator mittels eines Kühlmediums, insbesondere durch eine Kühlflüssigkeit, gekühlt wird, das durch wenigstens einen Polschuhkühlkörper (101, 201, 301, 501) gepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium über eine bzw. die Anschlussstelle (102, 202, 302, 402, 502) zu einem Rückkühler geführt wird, wobei das Kühlmedium in dem Rückkühler gekühlt wird und über eine bzw. die weitere Anschlussstelle (102, 202, 302, 402, 502) zurück in den Polschuhkühlkörper (101, 201, 301, 501) gepumpt wird.