DE102013206121A1

DE102013206121A1 - Synchrongenerator-Polpaket

Info

Publication number: DE102013206121A1
Application number: DE102013206121.8A
Authority: DE
Inventors: Ralf Kelling
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-09
Also published as: JP2016514947A; WO2014166817A2; TWI563776B; AR095791A1; WO2014166817A3; TW201505326A; US10483814B2; MX351593B; BR112015025404A2; US20160036273A1; JP6335278B2; RU2631175C2; CA2902846A1; KR20150136118A; AU2014253345A1; NZ711324A; ZA201506047B; RU2015147499A; CL2015002921A1; MX2015011940A

Abstract

Es wird ein Synchrongenerator-Polpaket mit einer Mehrzahl von zueinander versetzten Polpaketblechen, einem Polschaft (410), einem Polkopf (420) mit mindestens drei Polkopfabschnitten (423a, 423b) vorgesehen. Eine Vorderkante jedes der mindestens drei Polkopfabschnitte (423a, 423b) ist in einem Winkel zu dem Polschaft (410) angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Synchrongenerator-Polpaket sowie einen Synchrongenerator.
DE 197 29 034 A1 zeigt einen Synchrongenerator für eine Windenergieanlage. Der Synchrongenerator weist einen Generatorstator und einen bewegbaren Generatorläufer bzw. Generatorrotor auf. Auf dem Generatorläufer ist eine Mehrzahl von Polpaketen vorgesehen. Die Polpakete weisen einen Polkopf mit winklig zueinander angeordneten Kantenabschnitten auf. In der Draufsicht ist Polkopf pfeilförmig ausgestaltet.
DE 199 23 925 A1 zeigt einen Synchrongenerator mit einem Generatorständer und einem Generatorläufer bzw. Generatorrotor. Am Generatorrotor ist eine Mehrzahl von Polen bzw. Polpaketen vorgesehen, wobei die Polköpfe der Polpakete pfeilförmig ausgestaltet sind.
DE 11 2007 000 219 T5 zeigt ein Polpaket für den Rotor eines Synchronmotors. Das Polpaket ist in der Draufsicht pfeilförmig oder schräg ausgestaltet. Mit anderen Worten, die in Laufrichtung vordere Kante bzw. das in Laufrichtung vordere Ende des Polpaketes ist schräg angeordnet. Somit ist der Abstand von der vorderen Kante zu einem Polschaft nicht konstant.
GB 2 389 241 zeigt ein Polpaket für einen Synchrongenerator, wobei eine Mehrzahl von Polpaketen an dem Generatorläufer des Synchrongenerators vorgesehen ist. In der Draufsicht ist der Polkopf des Polpakets pfeilförmig ausgestaltet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Synchrongenerator vorzusehen, welcher eine Reduzierung der Schallemission bei dem Synchrongenerator ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Synchrongenerator-Polpaket nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein Synchrongenerator-Polpaket mit einer Mehrzahl von zueinander versetzten Polpaketblechen, einem Polschaft, einem Polkopf mit mindestens drei Polkopfabschnitten vorgesehen. Eine Vorderkante jedes der mindestens drei Polkopfabschnitte ist in einem Winkel zu dem Polschaft angeordnet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Polkopf vier Polkopfabschnitte auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Länge der Vorderkanten der vier Polkopfabschnitte gleich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Länge der Vorderkante des ersten und vierten Abschnitts gleich und die Länge des zweiten und dritten Abschnitts gleich. Die Länge des ersten und vierten Abschnitts ist ungleich der Länge des zweiten und dritten Abschnitts.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Synchrongenerator mit einer Mehrzahl von Synchrongenerator-Polpaketen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage mit einem Synchrongenerator, der eine Mehrzahl von Polpaketen gemäß der Erfindung aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Polkopf eine Nut parallel zu dem Polschaft aufweisen.
Die Erfindung betrifft einen Gedanken ein Polpaket mit einem Polkopf für einen Synchrongenerator vorzusehen, wobei der Polkopf nicht mehr V-förmig oder pfeilförmig sondern z. B. als doppeltes V oder als doppeltes V mit ungleich schenkligen Abschnitten vorgesehen ist.
Weitere Aspekte sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteil und Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung,
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Synchrongenerators und
3A–3E jeweils eine schematische Draufsicht auf ein Polpaket eines Synchrongenerators gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 vorgesehen. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind eine Drehbewegung versetzt und dadurch wird ein elektrischer Generator 200 innerhalb der Gondel 104 angetrieben. Der elektrische Generator 200 weist einen stillstehenden Generatorstator und einen sich drehenden Generatorrotor auf. Der Rotor 106 ist direkt oder indirekt (über ein Getriebe) mit dem Generatorrotor verbunden.
Der Anstellwinkel bzw. Pitch der Rotorblätter 108 kann durch Pitchmotoren an den Rotorblattwurzeln der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Synchrongenerators. In 2 ist ein Ausschnitt des Generators 200 gezeigt. Der Generator weist einen Generatorstator 300 und einen Generatorläufer bzw. Generator-Rotor 400 auf. In dem Generatorstator 300 ist eine Mehrzahl von Nuten 310 vorgesehen, welche eine Statorwicklung 500 aufnehmen. Der Generatorrotor bzw. Generatorläufer 400 weist eine Mehrzahl von Polschuhen 405 auf. Ein Polschuh 405 weist einen Polschaft 410 und einen Polkopf 420 auf. Die Polschuhe 405 bestehen üblicherweise aus einer Mehrzahl Polpaketsegmenten z. B. in Form von Blech (Polpaketbleche).
3A–3E zeigen jeweils eine schematische Draufsicht auf ein Polpaket eines Synchrongenerators gemäß der Erfindung. 3A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Polpaket bzw. Polschuh mit einem Polschaft 410 und einem Polkopf 420 auf. Der Polkopf 420 weist zwei schräg zueinander angeordnete Vorderkanten 421 auf. Die Vorderkante 421 weist einen ersten Winkel gegenüber dem Polschaft 410 auf. Ferner kann der Polkopf optional eine Nut 422 aufweisen. Die Nut 422 ist gerade und optional parallel zu dem Polschaft 410 angeordnet.
In 3A ist eine Ausführung gezeigt, wobei der Polkopf eine Pfeilform und zusätzlich eine Nut aufweist. Damit kann die Rastfrequenz des Generators erhöht werden.
Das Polpaket besteht aus einer Mehrzahl Polpaketsegmenten, wobei die Tiefe der Pakete des Polkopfes 420 gleich ist, so dass die Hinterkanten 421a ebenfalls schräg zulaufen. Die Segmente des Polkopfes 420 sind zum benachbarten Segment versetzt angeordnet, während die Segmente für den Polschaft nicht versetzt zueinander angeordnet sind.
Optional kann eine Nut 422 im Wesentlichen parallel zu dem Polschaft 410 vorgesehen sein.
3B zeigt einen Polkopf mit einer doppelten Pfeilform bzw. bzw. doppelten V-Form. Durch die doppelte Pfeilform kann eine Veränderung der Magnetkraftanleitung beim Nutdurchgang ermöglicht werden. Optional kann zusätzlich eine Nut 422 vorgesehen werden, so dass eine Veränderung der Magnetkraftanleitung beim Nutdurchgang sowie eine Erhöhung der Rastfrequenz möglich ist.
In 3B ist ein Polpaket mit einem Polschaft 410 und vier Polpaketabschnitte 423a–423b gezeigt, wobei der erste und dritte Abschnitt 423a sowie der zweite und vierte Abschnitt 423b im Wesentlichen gleich ausgestaltet sind und einen gleichen Winkel zum Polschaft aufweisen. Wie in der Ausführungsform von 3A weisen die Polpaketsegmente jeweils die gleiche Tiefe auf, so dass die Ausgestaltung der vier Vorderkanten der Polpaketsegmente der Ausgestaltung der vier Hinterkanten entspricht. In 3B ist somit eine Doppel-V- oder Doppelpfeilform des Polkopfes 420 dargestellt.
In 3C ist ein Polpaket mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Polpaketabschnitt 424a–424d gezeigt. Während die ersten und zweiten Polpaketabschnitte 423a, 423b gemäß 3b die gleiche Länge aufweisen, weisen die ersten und zweiten Polpaketsegmente 424a, 424b unterschiedliche Längen auf. Ferner entspricht die Länge des dritten Polpaketabschnittes 424c der Länge des zweiten Polpaketabschnittes 424b. Die Länge des vierten Polpaketabschnittes 424d entspricht der Länge des ersten Polpaketabschnittes 424a.
In 3C ist eine ungleichschenklige Doppel-V-Form gezeigt. Damit wird eine Veränderung der Magnetkraftanleitung beim Nutdurchgang sowie eine Veränderung Rastfrequenz ermöglicht.
Optional kann eine Nut 422 parallel zu dem Polschaft 410 vorgesehen sein.
In 3D ist ein Polpaket mit vier Polpaketabschnitten 425a–425d gezeigt. Die Ausgestaltung des Polpaketes gemäß 3D ist spiegelsymmetrisch zu der Ausführung des Polpaketes von 3C.
In 3D ist ein um 180° gedrehter Polkopf von 3C gezeigt. Optional kann der Polkopf eine Nut aufweisen. Durch die Ausgestaltung des Polkopfes von 3D und 3C kann eine Veränderung der Magnetkraftanleitung beim Nutdurchgang und eine Veränderung der Rastfrequenz ermöglicht werden.
3E zeigt einen gestuften Polkopf. Damit kann einer Vervielfachung der Rastfrequenz in Abhängigkeit der Anzahl der Stufen ermöglicht werden. 3E zeigt somit ein Polpaket bestehend aus drei Segmenten 426a, 426b und 426c. Das erste und dritte Segment 426a, 426c entsprechen einander. Zwischen dem ersten und zweiten sowie dem zweiten und dritten Segment ist jeweils eine Stufe vorgesehen.
Mit den erfindungsgemäßen Polpaketen können auch Synchrongeneratoren realisiert werden, die über eine große axiale Breite verfügen. Durch das Vorsehen eines Polpaketes mit zwei Spitzen statt lediglich einer Spitze ist es möglich, dass die Vorderkanten des Polpaketes eine größere Steigung aufweisen als bei lediglich einer Spitze. Der positive Effekt kann z. B. durch das Vorsehen einer Nut 422 in dem Polkopf verbessert werden. Gemäß der Erfindung kann hierdurch das Rastmoment des Synchrongenerators verbessert werden. Gemäß der Ausführung von 3B, 3C und 3D kann eine Kraftanleitung auf zwei Punkte verteilt werden.
Der erfindungsgemäße Synchrongenerator ist ein Synchrongenerator für eine Windenergieanlage. Der Synchrongenerator ist als langsam drehender Ringgenerator ausgestaltet. Die Nennleistung des Synchrongenerators beträgt mindestens 1 MW. Der Durchmesser des Synchrongenerators beträgt mindestens 4 Meter. Der Synchrongenerator ist vorzugsweise als ein fremderregter Synchrongenerator ausgestaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19729034 A1 [0002]
DE 19923925 A1 [0003]
DE 112007000219 T5 [0004]
GB 2389241 [0005]

Claims

Synchrongenerator-Polpaket mit einer Mehrzahl von zueinander versetzten Polpaketblechen, einem Polschaft (410), einem Polkopf (420) mit mindestens drei Polkopfabschnitten (423a, 423b), wobei eine Vorderkante jedes der mindestens drei Polkopfabschnitte in einem Winkel zu dem Polschaft (410) angeordnet ist.
Synchrongenerator-Polpaket nach Anspruch 1, wobei der Polkopf (420) vier Polkopfabschnitte aufweist.
Synchrongenerator-Polpaket nach Anspruch 2, wobei die Länge der Vorderkanten der vier Abschnitte (423a, 423b) gleich ist.
Synchrongenerator-Polpaket nach Anspruch 2, wobei die Länge der Vorderkante des ersten und vierten Abschnitts (424a, 424c) gleich ist und wobei die Länge des zweiten und dritten Abschnitts (424b, 424d) gleich ist, wobei die Länge des ersten und vierten Abschnitts ungleich der Länge des zweiten und dritten Abschnitts ist.
Synchrongenerator-Polpaket, wobei der Polkopf (420) eine Nut (422), insbesondere parallel zu dem Polschaft (410) aufweist.
Synchrongenerator, mit einer Mehrzahl von Synchrongenerator-Polpaketen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
Windenergieanlage, mit einem Synchrongenerator mit einer Mehrzahl von Polpakten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.