-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Windkraftanlagengeneratoren
und insbesondere auf Verfahrren und Vorrichtungen zur Kühlung der
Generatoren von Windkraftanlagen.
-
In
der letzten Zeit ist Windkraftanlagen als einer im Hinblick auf
die Umwelt sicheren und relativ kostengünstigen alternativen Energiequelle
eine erhöhte
Aufmerksamkeit zuteil geworden. Mit diesem steigenden Interesse
sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, um Windkraftanlagen
zu entwickeln, die zuverlässig
und effizient sind.
-
Allgemein
enthält
eine Windkraftanlage bzw. Windturbine eine Mehrzahl von Blättern bzw.
Schaufeln, die über
eine Nabe mit einem Rotor verbunden sind. Der Rotor ist innerhalb
eines Gehäuses
oder einer Gondel angebracht, die an der Spitze eines röhrenförmigen Turmes
oder Grundelementes angeordnet ist.
-
Windkraftanlagen
in der elektrischen Energieversorgung (d.h. Windkraftanlage, die
zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Elektrizitätsversorgungsnetz
ausgelegt sind) können
große
Rotoren (mit z.B. 30 oder mehr Metern im Durchmesser) aufweisen.
Die Blätter
an diesen Rotoren wandeln Windenergie in ein Drehmoment oder eine
Drehkraft um, die den Rotor eines oder mehrerer Generatoren antreibt,
die mit dem Rotor rotatorisch gekoppelt sind. Der Rotor wird von
dem Turm über
ein Lager getragen, das einen feststehenden Abschnitt aufweist,
der mit einem drehbaren Abschnitt gekoppelt ist. Das Lager ist Ansatzpunkt
mehrerer Belastungen, die eine Gewichtskraft des Rotors, eine Momentlast
des Rotors, die von dem Lager frei getragen wird, asymmetrischen
Belastungen, wie z.B. horizontale Windscherkräfte, eine Gier-Fehlausrichtung
und natürlichen
Turbulenzen enthalten.
-
In
dem Generator sind die Rotor- und Statorkomponenten durch einen
Luftspalt getrennt. Während
des Betriebs tritt ein Magnetfeld, das von auf dem Rotor montierten
Permanentmagneten und/oder gewickelten Polen erzeugt wird, durch
den Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator hindurch. Der Stator
weist einen Kern und eine den Kern umgebende Spule auf. Die Magneten
induzieren einen Strom in dem Kern und der Spule, um Elektrizität zu erzeugen.
-
Wenn
in dem Kern und der Spule Elektrizität erzeugt wird, erzeugen der
Kern und die Spule jedoch eine erhebliche Wärmemenge. In dem Rotor und
den Magneten wird ebenfalls Wärme
erzeugt. Konventionelle Kühlsysteme
für die
Generatorkomponenten enthalten luftgekühlte Ventilationssysteme und
wassergekühlte
Systeme. Diese konventionellen Systeme sind typischerweise komplex
und erfordern zusätzliche
Komponenten, um die Kühlung
zu ermöglichen.
Weiterhin erfordern diese konventionellen Systeme zum Betrieb Wartung
und Energie. Diese Faktoren belasten den Betrieb der Windkraftanlage
mit Kosten.
-
Kurze Beschreibung
der Erfindung
-
Gemäß einem
Aspekt wird ein Windkraftanlagengenerator geschaffen, der einen
Stator mit einem Kern und einer Mehrzahl von Statorwicklungen aufweist,
die in Umfangsrichtung beabstandet um eine Generatorlängsachse
herum angeordnet sind. Ein Rotor ist um die Generatorlängsachse
drehbar, und der Rotor weist eine Mehrzahl von magnetischen Elementen
auf, die mit dem Rotor verbunden sind und mit den Statorwicklungen
zusammenwirken. Die magnetischen Elemente sind dazu eingerichtet,
ein magnetisches Feld zu erzeugen, und die Statorwicklungen sind
dazu eingerichtet, mit dem magnetischen Feld in Wechselwirkung zu
treten, um in den Statorwicklungen eine Spannung zu erzeugen. Eine
Wärmerohr-
bzw. Heat Pipe-Anordnung ist thermisch mit dem Stator und/oder dem
Rotor verbunden, um die in dem Stator oder Rotor erzeugte Wärme abzuführen.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Generator für eine Windkraftanlage geschaffen,
der einen Statorkern und eine Mehrzahl von mit dem Kern gekoppelten
Spulen aufweist. Die Spulen sind dazu eingerichtet, eine Elektrizitätsabgabe
des Generators zu erzeugen. Eine Wärmerohranordnung ist thermisch
mit dem Kern und/oder. der Mehrzahl von Spulen verbunden. Die Wärmerohranordnung
ist dazu eingerichtet, die in dem Kern und der Mehrzahl von Spulen
erzeugte Wärme
abzuführen.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Montage eines Windkraftanlagengenerators
geschaffen. Das Verfahren enthält
das Verbinden eines Statorkerns mit einem Stator, wobei der Statorkern
eine Mehrzahl von Statorwicklungen enthält, die in Umfangsrichtung
beabstandet um eine Längsachse
des Generators angeordnet sind. Das Verfahren enthält auch
das Verbinden eines Rotors mit dem Stator, so dass der Rotor um
die Generatorlängsachse
drehbar ist. Der Rotor enthält
eine Mehrzahl von magnetischen Elementen, die zur Wechselwirkung
mit den Statorwicklungen eingerichtet sind, um eine Elektrizitätsabgabe
des Generators zu erzeugen. Das Verfahren enthält auch das Koppeln einer Wärmerohranordnung
mit dem Stator oder dem Rotor, um die in der Wärmerohranordnung erzeugte Wärme abzuführen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine schematische Aufrissansicht eines beispielhaften Windkraftanlagengenerators,
der einen Rotor und einen Stator aufweist,
-
2 zeigt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns, die eine
beispielhafte Ausführungsform
einer Wärmerohranordnung
zeigt,
-
3 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns dar, die eine
andere beispielhafte Ausführungsform
einer Wärmerohranordnung zeigt.
-
4 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns dar, die eine
weitere beispielhafte Ausführungsform
einer Wärmerohranordnung zeigt,
-
5 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns dar, die eine
andere beispielhafte Ausführungsform
einer Wärmerohranordnung zeigt,
-
6 zeigt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns dar, die noch
eine andere beispielhafte Ausführungsform
einer Wärmerohranordnung
zeigt,
-
7 zeigt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns, die noch
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
einer Wärmerohranordnung
zeigt,
-
8 stellt
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Rippenstruktur
für eine
Wärmerohranordnung
dar, und
-
9 stellt
eine perspektivische Schnittansicht einer anderen beispielhaften
Rippenstruktur für eine
Wärmerohranordnung
dar.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
1 zeigt
eine schematische Aufrissdarstellung eines beispielhaften Windkraftanlagengenerators 10,
der einen Rotor 12 und einen Stator 14 aufweist.
Der Rotor 12 und der Stator 14 sind durch ein Lager 16 getrennt.
In einer beispielhaften Ausführungsform
stellt ein Grundelement oder Träger 18 eine
Verbindung zu einem (nicht gezeigten) Turm her. Der Träger 18 enthält einen
Körper 20 und
einen Trägerflansch 22.
Der Stator 14 ist für
eine Verbindung mit dem Trägerflansch 22 über einen
Flächeneingriff
des Trägerflansches 22 und
eines komplementären
Statorflansches 24 eingerichtet. In der beispielhaften
Ausführungsform
ist der Stator 14 durch eine Mehrzahl von Schrauben 26,
die in Umfangsrichtung beabstandet um die Längsachse 28 des Generators 10 angeordnet
sind, an dem anliegenden Flansch 22 befestigt. In einem
alternativen Ausführungsbeispiel
ist der Stator 14 an dem Trägerflansch 22 unter
Verwendung einer Schweißverbindung und/oder
anderer Verbindungen befestigt. Der Stator 14 enthält auch
einen Kernträgerkranz 30,
der sich von dem Statorflansch 24 axial erstreckt. In der
beispielhaften Ausführungsform
ist ein Statorkern 32 unter Verwendung von Schrauben 34 mit
dem Kernträgerkranz 30 verbunden.
In einer Ausführungsform enthält der Statorkern 32 eine
Mehrzahl von Stanzblechen 36, z.B. geschichteten Eisenkernabschnitten,
die durch ein isolierendes Material getrennt sind und sich radial
durch den Statorkern 32 erstrecken. Die Bleche 36 sind
durch den Kern 32 hindurch axial zueinander ausgerichtet.
Der Statorkern 32 enthält auch
wenigstens eine Wicklung oder Spule 38, die wenigstens
einen Teilbereich des Kerns 32 umgibt. Die Spule 38 wird
verwendet, um eine elektrische Ener gieabgabe des Windkraftanlagengenerators 10 zu erzeugen.
In einer beispielhaften Ausführungsform sind
der Statorkern 32 und die Spule 38 als ein doppelseitiger
Stator dargestellt. Der Statorkern 32 und die Spule 38 enthalten
einen radial inneren Abschnitt 42 und einen radial äußeren Abschnitt 44,
wobei jeder Abschnitt von den mit dem Rotor 12 verbundenen magnetischen
Elementen 46 getrennt erregt werden kann. Alternativ ist
der Generator 10 ein einseitiger Stator und enthält entweder
einen inneren oder einen äußeren Abschnitt 42 oder 44.
-
In
der beispielhaften Ausführungsform
ist der Rotor 12 als ein doppelseitiger Rotor dargestellt,
wobei der Rotor 12 wenigstens ein magnetisches Element 46,
das in Umfangsrichtung beabstandet um einen Außenumfang einer radial inneren
Rotorfläche 48 herum
angeordnet ist, und wenigstens ein magnetisches Elemente 46 aufweist,
das in Umfangsrichtung beabstandet um einen Innenumfang einer radial äußeren Rotorfläche 50 angeordnet
ist. Die Rotorflächen 48 und 50 erstrecken
sich axial parallel zu dem Statorkern 32. Zwischen dem
Abschnitt 42 und den mit der Fläche bzw. dem Rand 48 verbundenen
magnetischen Elementen 46 sowie zwischen dem Abschnitt 44 und
den mit dem Rand bzw. der Fläche 50 verbundenen
magnetischen Elementen 46 ist ein Luftspalt ausgebildet.
Eine Gleichmäßigkeit
des Luftspaltes ist wünschenswert,
weil das von den magnetischen Elementen 46 erzeugte Magnetfeld
den Luftspalt durchquert, um zur Erzeugung einer Spannung in den
Statorwicklungen 38 mit den Statorwicklungen 38 in
Wechselwirkung zu treten. Die Rotorflächen 48 und 50 können an
einem distalen Ende durch einen Rotorflansch 52 verbunden
sein, der sich in radialer Richtung von der radial inneren Rotorfläche 48 zu
der radial äußeren Rotorfläche 50 erstreckt.
-
Eine
Nabe 58 ist mit dem Rotor 12 verbunden. Die Nabe 58 ist
mit wenigstens einem (nicht gezeigten) Blatt verbunden und überträgt die von
den Blättern
erzeugten und/oder auf diese einwirkenden Lasten auf den Rotor 12.
Die auf den Rotor 12 übertragenen
Lasten werden in ein Drehmoment des Rotors 12 umgewandelt.
Die Bewegung des Rotors 12 veranlasst die magnetischen
Elemente 46, sich an dem Statorkern 32 und den
Wicklungen 38 vorbei zu bewegen. Diese Bewegung erzeugt
die Elektrizitätsabgabe
des Generators 10. Die Erzeugung der Elektrizitätsabgabe
erzeugt in dem Statorkern 32, den Wicklungen 38 und
dem Luftspalt zwischen dem Statorkern 32 und den magnetischen
Elementen 46 auch Wärme.
Die erzeugte Wärme
kann auch die magnetischen Elemente 46, den Rotor 12 und
den Stator 14 erhitzen. Eine gesteigerte Hitze verursacht eine
Verringerung der Leitungsfähigkeit
und der elektrischen Energieabgabe des Generators 10. Weiterhin
kann gesteigerte Hitze zu einem Ausfall oder einer Beschädigung der
verschiedenen Komponenten des Generators 10 führen. Infolgedessen
enthält
der Generator 10 eine Wärmerohranordnung 60,
um die verschiedenen Komponenten des Generators 10 zu kühlen.
-
Die
Wärmerohranordnung 60 enthält eine Mehrzahl
von Wärmerohren 62,
die für
eine thermische Verbindung mit den verschiedenen Komponenten des
Generators 10, wie z.B. dem Statorkern 32, den
Statorwicklungen 38 oder dem Rotor 12, angeordnet
sind. Jedes Wärmerohr 62 weist
einen Verdampferabschnitt 64 und einen Kondensatorabschnitt 66 auf.
Der Verdampferabschnitt 64 grenzt an die verschiedenen
Komponenten an und wirkt mit diesen zusammen. Die Wärme wird
absorbiert oder von den Komponenten in den Verdampferabschnitt 64 des
Wärmerohrs 62,
insbesondere in eine verdampfbare Flüssigkeit in dem Wärmerohr 62, übertragen.
Die Wärme
wird danach durch den Kondensatorabschnitt 66 in die umliegende
Umgebung abgegeben. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Fluid,
wie z.B. Luft, zum Strömen über den
Kondensatorabschnitt 66 gezwungen, um die wärme schneller zu
verteilen.
-
2 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns 32 dar,
die eine beispielhafte Ausführungsform
der Wärmerohranordnung 60 zeigt. Der
Statorkern 32 enthält
einen Magnetjochabschnitt 70, der in Umfangsrichtung beabstandet
um die Längsachse 28 angeordnet
ist, und Statorzähne 72, die
sich von dem Magnetjochabschnitt 70 radial erstrecken.
Der Statorkern 32 ist als ein doppelseitiger Kern dargestellt
und enthält
daher Statorzähne 72, die
sich von dem Magnetjochabschnitt 70 radial einwärts und
radial auswärts
erstrecken. In einem Ausführungsbeispiel
sind der Magnetjochabschnitt 70 und die Statorzähne 72 einstückig ausgebildet.
Alternativ sind die Statorzähne 72 an
dem Magnetjochabschnitt 70 angebracht. Eine Statorwicklung 38 ist
mit jedem der Statorzähne 72 verbunden
oder an diesem angebracht. Die Statorwicklungen 38 sind
durch einen Spalt 74 voneinander getrennt, so dass benachbarte
Statorwicklungen 38 nicht miteinander in Berührung geraten.
In einem Ausführungsbeispiel
umschließen
die Statorwicklungen 38 einen Abschnitt des Magnetjochabschnitts 70.
Alternativ ist zwischen den Statorwicklungen 38 und dem
Magnetjochabschnitt 70 ein weiterer Spalt vorhanden.
-
Die
Statorzähne 72 und
der Magnetjochabschnitt 70 werden durch eine Vielzahl von
gestanzten Blechen 36 gebildet, die miteinander verbunden
sind. Jedes Blech 36 weist eine Öffnung 76 auf, die
sich durch dieses hindurch erstreckt. In der beispielhaften Ausführungsform
erstrecken sich die Öffnungen 76 durch
den Magnetjochabschnitt jedes Bleches 36 hindurch, und
jede Öffnung 76 ist
im Wesentlichen so ausgerichtet, dass sich ein Loch 78 durch
den Statorkern 32 hindurch erstreckt. Jedes Loch 78 ist
dazu eingerichtet, ein zugehöriges
Wärmerohr 62 aufzunehmen.
In einem Ausführungsbeispiel
sind die Wärmerohre 62 und
die Löcher 78 abgerundet.
Alternativ haben die Wärmerohre 62 und
die Löcher 78 eine
andere Form, wie z.B. eine rechteckige, quadratische, dreieckige,
ovale oder andere Form, wobei die Formen zueinander komplementär sind.
Das Wärmerohr 62 ist
bezogen auf den Statorkern 32 so angeordnet, dass sich
der Verdampferabschnitt 64 in das Loch 78 hinein
erstreckt und in diesem aufgenommen ist, und der Kondensatorabschnitt 66 der
umliegenden Umgebung ausgesetzt ist. Das Loch 78 ist so
bemessen, dass das Wärmerohr 62 in
einem thermischen Austausch mit dem Statorkern 32 steht
und Wärme
von dem Statorkern 32 auf den Kondensatorabschnitt 66 übertragen
wird. Die Wärme
wird danach in Axialrichtung zu dem Kondensatorabschnitt 66 übertragen.
In einem Ausführungsbeispiel
ist das Wärmerohr 62 mit einem
thermisch leitfähigen
Material beschichtet, das mit dem Statorkern 62 thermisch
in Kontakt steht. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist. das Wärmerohr 62 mit
einem elektrisch isolierenden Material beschichtet, so dass das
Wärmerohr 62 mit
dem Statorkern 32 elektrisch nicht verbunden ist.
-
Im
Betrieb wird die während
der Erzeugung von Elektrizität
durch den (in 1 gezeigten) Generator 10 in
dem Stator 14 erzeugte Wärme durch das Wärmerohr 62 abgeführt. Die
Wärme wird
z.B. in den Spulen 38 erzeugt und auf die Statorzähne 72 übertragen.
Die Wärme
wird danach auf den Magnetjochabschnitt 70 und danach auf
das Wärmerohr 62 übertragen.
Die Wärme
wird danach durch den Kondensatorabschnitt 66 des Wärmerohrs 62 an
die umliegende Umgebung abgegeben. Außerdem kann etwas Wärme in den
Statorzähnen 72 oder
dem Magnetjochabschnitt 70 erzeugt und danach durch das Wärmrohr 62 abgegeben
werden.
-
3 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns 32 dar,
die eine beispielhafte Ausführungsform
der Wärmerohranordnung 60 zeigt. Die
in 3 dargestellte beispielhafte Ausführungsform
ist im Wesentlichen der in 2 dargestellten Ausführungsform
mit Ausnahme der Anordnung und des Betriebs der Wärmerohre 62 ähnlich.
Der Statorkern 32 ent hält
einen Magnetjochabschnitt 70 und Statorzähne 72.
Der Magnetjochabschnitt 70 weist jedoch kein Loch 78 auf
(wie es in 2 gezeigt ist). Die Statorwicklungen 38 sind
mit jedem Statorzahn 72 verbunden, und ein Spalt 80 ist
zwischen den Statorwicklungen 38 und dem Magnetjochabschnitt 70 vorhanden.
Die Wärmerohre 62 sind
zwischen den Statorwicklungen 38 und den Magnetjochabschnitten 70 angeordnet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist jedes Wärmerohr 62 mit
einem Abschnitt des Statorkerns 32, wie z.B. einem Statorzahn 72 und/oder
einem Magnetjochabschnitt 70 verbunden, und jedes Wärmerohr 62 ist
mit einem Abschnitt einer Statorwicklung 38 verbunden.
Dadurch ist jedes Wärmerohr 62 dazu
eingerichtet, Wärme
von dem Statorkern 32 und der. Wicklung 38 gleichzeitig
direkt abzuführen.
-
Im
Betrieb wird die während
der Erzeugung von Elektrizität
durch den (in 1 gezeigten) Generator 10 in
dem Stator 14 erzeugte Wärme durch das Wärmerohr 62 abgeführt. Die
Wärme wird
z.B. in den Spulen 38 erzeugt und auf die Statorzähne 72 übertragen.
Die Wärme
wird danach auf den Magnetjochabschnitt 70 übertragen.
Die Wärme
wird von den Spulen 38, den Statorzähnen 72 und dem Magnetjochabschnitt 70 durch
den Kondensatorabschnitt 66 des Wärmerohrs 62 an die
umliegende Umgebung abgeführt.
-
4 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns 32 dar,
die eine beispielhafte Ausführungsform
der Wärmerohranordnung 60 zeigt. Die
in 4 dargestellte beispielhafte Ausführungsform
ist der in 3 dargestellten beispielhaften
Ausführungsform
mit Ausnahme der Anordnung und des Betriebs der Wärmerohre 62 im
Wesentlichen ähnlich.
Der Statorkern 32 enthält
einen Magnetjochabschnitt 70 und Statorzähne 72.
Die Wärmerohre 62 sind
zwischen benachbarten Statorwicklungen 38 angeordnet, so
dass die Wärmerohre 62 Wärme von mehreren
Wicklungen 38 gleichzeitig abführen. In einem Ausführungsbeispiel
steht jedes Wärmerohr 62 auch
mit einem Teilbereich des Statorkerns 32, wie z.B. dem
Magnetjochabschnitt 70 in Kontakt. Dadurch ist jedes Wärmerohr 62 dazu
eingerichtet, Wärme
von mehreren Wicklungen 38 und dem Magnetjochabschnitt 70 gleichzeitig
direkt abzuführen.
-
Im
Betrieb wird die während
der Erzeugung von Elektrizität
durch den (in 1 gezeigten) Generator 10 in
dem Stator 14 erzeugte Wärme durch das Wärmerohr 62 abgeführt. Die
Wärme wird
z.B. in den Spulen 38 erzeugt und auf die Statorzähne 72 übertragen.
Die Wärme
wird danach auf den Magnetjochabschnitt 70 übertragen.
Die Wärme
wird von den Spulen 38 und dem Statorkern 32 durch
den Kondensatorabschnitt 66 des Wärmerohrs 62 an die
umliegende Umgebung abgegeben.
-
5 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns 32 dar,
die eine beispielhafte Ausführungsform
der Wärmerohranordnung 60 zeigt. Die
in 5 dargestellte beispielhafte Ausführungsform
stellt eine Ausrichtung der Wärmerohre 62 bezogen
auf den Statorkern 32 dar. Der Verdampferabschnitt 64 erstreckt
sich axial durch den Statorkern 32 hindurch. Der Kondensatorabschnitt 66 erstreckt
sich im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Verdampferabschnitt 64.
Weiterhin erstreckt sich der Kondensatorabschnitt 66 bezogen
auf die Längsachse 28 radial nach
außen.
Dadurch erstreckt sich der Kondensatorabschnitt 66 im Wesentlichen
parallel zu den entsprechenden Statorzähnen 72.
-
6 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns 32 dar,
die eine beispielhafte Ausführungsform
der Wärmerohranordnung 60 zeigt. Die
in 6 dargestellte beispielhafte Ausführungsform
stellt eine Ausrichtung der Wärmerohre 62 bezogen
auf den Statorkern 32 dar. Der Verdampferab schnitt 64 erstreckt
sich axial durch den Statorkern 32 hindurch. Der Kondensatorabschnitt 66 erstreckt
sich von dem Verdampferabschnitt 64 aus im Wesentlichen
rechtwinklig. Weiterhin erstreckt sich der Kondensatorabschnitt 66 von
dem Verdampferabschnitt 64 aus im Wesentlichen vertikal
nach oben. Dadurch unterstützt
die Schwerkraft die Kondensation innerhalb des Kondensatorabschnitts 66.
-
7 stellt
eine perspektivische Schnittansicht eines Statorkerns 32 dar,
die eine beispielhafte Ausführungsform
der Wärmerohranordnung 60 zeigt. Die
in 7 dargestellte beispielhafte Ausführungsform
stellt eine Ausrichtung der Wärmerohre 62 bezogen
auf den Statorkern 32 dar. Der Verdampferabschnitt 64 erstreckt
sich axial durch den Statorkern 32 hindurch. Der Kondensatorabschnitt 66 erstreckt
sich von dem Verdampferabschnitt 64 aus axial nach außen.
-
8 stellt
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Rippenstruktur 90 für eine Wärmerohranordnung 60 dar.
Die Rippenstruktur ist mit Wärmerohren 62 an
dem Kondensatorabschnitt 66 verbunden und steht mit diesen
in einem thermischen Austausch. Die Rippenstruktur 90 erleichtert
die Abführung
der Wärme
von dem Wärmerohren 62 und erleichtert
die Kondensation der verdampfbaren Flüssigkeit in den Wärmerohren 62.
In einem Ausführungsbeispiel
enthält
die Rippenstruktur 90 eine Scheibe 92, die einen
ebenen Körper
aufweist, der sich von dem Kondensatorabschnitt 66 nach
außen erstreckt.
In einem Ausführungsbeispiel
sind an jedem Wärmerohr 62 mehrere
Scheiben 92 befestigt.
-
9 stellt
eine perspektivische Schnittansicht einer anderen beispielhaften
Rippenstruktur 94 für
eine Wärmerohranordnung 60 dar.
Die Rippenstruktur 94 enthält einen Ring 96 der
sich in Umfangsrichtung um die Längsachse 28 erstreckt. Der Ring 96 steht
in einem thermischen Austausch mit jedem Wärmerohr 62.
-
Dadurch
wird ein Generator für
eine Windkraftanlage geschaffen, der zur Erleichterung der Kühlung auf
eine kostengünstige
und zuverlässige Art
eine Wärmerohranordnung
enthält.
Der Generator weist einen Rotor und einen Stator auf. Der Stator enthält einen
Kern und an dem Kern befestigte Spulen. Der Rotor enthält magnetische
Elemente, die mit dem Kern und den Spulen in Wechselwirkung treten, um
in dem Kern und den Spulen einen Strom zu erzeugen. Der Strom wird
zur Erzeugung einer elektrischen Abgabeenergie verwendet. Wenn die
elektrische Abgabeenergie erzeugt wird, werden verschiedene Komponenten
in dem Stator und/oder dem Rotor erwärmt. Um die verschiedenen Komponenten
zu kühlen
wird eine Wärmerohranordnung
geschaffen. Verschiedene Ausführungsformen
und Anordnungen einer Wärmerohranordnung
werden geschaffen, um die Wäre
auf eine kostengünstige
und zuverlässige Art
von den Komponenten abzuführen.
Zum Beispiel enthalten die Wärmerohre
keine sich bewegenden Teile und benötigen zur Durchführung der
Kühlung keine
Energie. Infolgedessen werden die Wartungs- und Betriebskosten reduziert.
Außerdem
sind die Wärmerohre
kompakt.
-
Ein
Windkraftanlagengenerator 10 enthält einen Stator 14,
der einen Kern 32 und eine Mehrzahl von Statorwicklungen 38 aufweist,
die in Umfangsrichtung beabstandet um eine Generatorlängsachse 28 angeordnet
sind. Ein Rotor 12 ist um die Generatorlängsachse
drehbar und enthält
eine Mehrzahl von magnetischen Elementen 46, die mit dem
Rotor verbunden sind und mit den Statorwicklungen zusammenwirken.
Die magnetischen Elemente sind zur Erzeugung eines Magnetfeldes
eingerichtet, und die Statorwicklungen sind für eine Wechselwirkung mit dem
Magnetfeld eingerichtet, um in den Statorwicklungen eine Spannung
zu erzeugen. Eine Wärmerohranordnung 60 ist
mit dem Stator oder Rotor thermisch verbunden, um die in dem Stator
oder Rotor erzeugte Wärme
abzuführen.
-
Beispielhafte
Ausführungsformen
eines Generators und einer Wärmerohranordnung
sind oben im Detail beschrieben. Der Generator und die Anordnungen
sind nicht auf die speziellen, hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel
beschränkt,
sondern die jeweiligen Komponenten können vielmehr unabhängig und
getrennt von den anderen, hierin beschriebenen Komponenten verwendet
werden. Zum Beispiel kann jede Generator- oder Wärmerohranordnungskomponente
auch in Verbindung mit anderen Generator- oder Wärmerohrkomponenten verwendet
werden.
-
Während die
Erfindung unter Bezug auf verschiedene spezielle Ausführungsbeispiel
beschreiben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung
innerhalb des Geistes und Bereiches der Ansprüche auch mit Abwandlungen in
die Praxis umgesetzt werden kann.
-
- 10
- Generator
- 12
- Rotor
- 14
- Stator
- 16
- Lager
- 18
- Träger
- 20
- Körper
- 22
- Trägerflansch
- 24
- Statorflansch
- 26
- Schraube
- 28
- Längsachse
- 30
- Kernträgerkranz
- 32
- Statorkern
- 34
- Schraube
- 36
- Blech
- 38
- Wicklung
- 42
- Radial
innerer Abschnitt
- 44
- Radial äußerer Abschnitt
- 46
- Magnetisches
Element
- 48
- Radial
innere Rotorfläche
- 50
- Radial äußere Rotorfläche
- 52
- Rotorflansch
- 58
- Nabe
- 60
- Wärmerohranordnung
- 62
- Wärmerohr
- 64
- Verdampferabschnitt
- 66
- Kondensatorabschnitt
- 70
- Magnetjochabschnitt
- 72
- Statorzahn
- 74
- Spalt
- 76
- Öffnung
- 78
- Loch
- 80
- Spalt
- 90
- Rippenstruktur
- 92
- Scheibe
- 94
- Rippenstruktur
- 96
- Ring