WO2009062491A2 - Vorrichtung und verfahren für den transport und den transfer eines permanentmagnetläufers - Google Patents

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WO2009062491A2
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transfer
runner
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Alexander Jeschke
Jan Rademacher
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Innovative Windpower Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0006—Disassembling, repairing or modifying dynamo-electric machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D2585/00—Containers, packaging elements or packages specially adapted for particular articles or materials
    • B65D2585/68—Containers, packaging elements or packages specially adapted for particular articles or materials for machines, engines, or vehicles in assembled or dismantled form
    • B65D2585/6802—Containers, packaging elements or packages specially adapted for particular articles or materials for machines, engines, or vehicles in assembled or dismantled form specific machines, engines or vehicles
    • B65D2585/6875—Containers, packaging elements or packages specially adapted for particular articles or materials for machines, engines, or vehicles in assembled or dismantled form specific machines, engines or vehicles engines, motors, machines and vehicle parts

Definitions

  • the invention relates to a device for the transport and introduction of a rotor having at least one permanent magnet into a rotating electrical machine, in particular a generator for wind power plants, wherein the rotating electrical machine comprises at least one stator with at least one electrically conductive conductor loop and the runner is at least partially provided with the device during transport and / or during the insertion process, and that the magnetic field of the runner, which is pronounced outside the runner, is substantially changed by the device.
  • the invention also relates to a method for the transport of a rotor having at least one permanent magnet for a rotating electrical machine, which includes providing the rotor with a device, the transport of the rotor provided with the device and the removal of the device from the rotor, wherein the corresponding device has an inventive expression.
  • the invention comprises a method for introducing or removing a rotor having at least one permanent magnet into or out of a rotating electrical machine, wherein the electric machine comprises, in particular, a generator for wind turbines, which determines the location of a device with respect to the electrical machine, which comprises substantially stationary fixing of the device with respect to the electrical machine, transferring the rotor, releasing the substantially stationary fixing of the device and removing the device, the corresponding device having an inventive feature.
  • the electric machine comprises, in particular, a generator for wind turbines, which determines the location of a device with respect to the electrical machine, which comprises substantially stationary fixing of the device with respect to the electrical machine, transferring the rotor, releasing the substantially stationary fixing of the device and removing the device, the corresponding device having an inventive feature.
  • Rotary electrical machines hereafter referred to as electrical machines or machines, need for their operation an excitation power, which is usually generated by means of current-carrying windings in the rotor of the machine.
  • an excitation power which is usually generated by means of current-carrying windings in the rotor of the machine.
  • the permanent-magnet-excited machines in which the rotor excitation takes place by means of permanent magnets, which are mounted on or in the rotor. This eliminates not only the actual electrical excitation power but also the components required for electrical excitation, such as excitation windings and devices, as well as wear-prone brushes and slip rings.
  • DE 195 46 689 discloses a method and an apparatus for retracting a rotor provided with permanent magnets into the stator of an electrical machine which has a cylindrical stator with iron core and stator winding.
  • an opposing magnetic field is generated.
  • the opposing field is characterized by the supply of the stator winding and / or the rotor winding with direct current to the effect that an adhesion effect is prevented.
  • To determine the magnetic field strength Hall sensors are mounted in the air gap between the stator and rotor. The values of these Hall sensors are used to control the direct current.
  • the invention has for its object to improve the prior art.
  • the object is achieved by a device for the transport of a rotor having at least one permanent magnet to the mounting location of an electrical machine, in particular a generator in a nacelle of a wind turbine, wherein the electric machine at least one stator (rotor) with at least one electrically conductive Conductor loop, wherein the pronounced outside the rotor magnetic field of the rotor is substantially changed by the device.
  • a transport device which protects the environment and the rotor from the magnetic field of the permanent magnet with little effort.
  • the device can be designed so that the device and the rotor need only slightly more space than the runner itself. Since fewer conductor loops are sufficient to generate a countermagnetic field or permanent magnets in the device attenuate the magnetic field. If the runner were in an electric the dimensions would be much larger. Thus, limited space can be accommodated.
  • Electrical machines of the type mentioned here may in particular comprise generators for wind energy or wind power plants.
  • runners (rotors) for generator transmission designs can be transported protectively. This is especially true for runners which have a rotational speed between 100 and 800 revolutions per minute. This also applies to ring generators and generator gear arrangements with a much higher rotational speed (eg 1200 rpm to 2400 rpm).
  • the magnetic field of the rotor pronounced outside the rotor can be substantially reduced by the device compared to the magnetic field which is only pronounced by the rotor.
  • the device may at least partially comprise a material with ferromagnetic properties.
  • the magnetic field of the rotor acting on the environment can be influenced.
  • the magnetic field outside the device can thus have approximately zero values.
  • the magnetic field lines emanating from the rotor can predominantly be guided through the device. This can be realized, for example, by iron cores or transformer laminations arranged in the device.
  • the device may comprise at least one conductive conductor loop, by means of which a magnetic field is generated by energization.
  • the device may comprise permanent magnets, which are aligned so that the effective magnetic fields of the rotor in the environment are considerably reduced.
  • At least one component of the device for guiding and / or fixing the rotor can be configured.
  • a transfer of the rotor into the electric machine (or vice versa) can be defined.
  • the component of the device which serves for guiding or fixing the rotor, can guide or fix the rotor with respect to its axis of rotation.
  • the device may be designed such that the device is flanged to the electric machine so that an introduction of the rotor into the electrical machine or from the electrical machine into the device can be realized.
  • the rotor further resources (eg cranes) are to be used.
  • the risk of injury to a fitter can be reduced.
  • the object is achieved by a method for the transport of a rotor having at least one permanent magnet for an electrical machine, the method comprising the steps
  • the steps can be done in reverse order. Thus, it can be ensured that damage to the runner and / or the environment during transport or excluded.
  • the device may at least partially surround the runner during transport. As a result, environment and / or runners can be protected with little device outlay.
  • the device may be at least partially located within the rotor during transport. This may relate in particular to a device for energizing the rotor or the conductor loops contained therein. In order for the device and the runner to form a unit which is protected against vibration, the runner may be guided and / or fixed during transport by at least one device of the device.
  • the device having the loop may be energized in such a way that the magnetic field acting outside the rotor and the device is less pronounced than in the currentless condition of the conductor loop.
  • This energization can be designed to be switchable, so that, for example, during a storage, no energizing and during transport, an energizing occurs.
  • the device having the permanent magnet may be so pronounced that the magnetic field acting outside the rotor and the device is less pronounced.
  • the object can be achieved by a further method for introducing a rotor having at least one permanent magnet into an electric machine or for removing a rotor comprising at least one permanent magnet from an electric machine, wherein the electric machine in particular is a generator for wind power plants comprising, the method comprising the steps of: the location of the device described above with respect to the electrical machine,
  • a transfer of the rotor between the device and the electric machine can be carried out at least partially by a transfer unit which mechanically moves the rotor accordingly.
  • the transfer of the rotor between the device and the electric machine can be carried out at least partially by the magnetic interactions acting between the rotor and at least the current-carrying conductor loop of the device.
  • the proportion of manual transfer can be reduced or eliminated.
  • a transfer of a rotor having at least one loop conductor between the device and the electric machine at least partially by the magnetic interactions between the device and at least one energized conductor loop of the rotor. This can be done via the pronounced magnetic field and the directional interaction of attraction and repulsion forces transfer of the rotor.
  • the interaction of repulsive and attractive forces on the rotor can be realized by one embodiment of the method, wherein the transfer of the rotor between the device and the electric machine at least partially by the magnetic interactions between the device and at least one stator conductor of the electric Machine is done.
  • This can be realized, for example, by means of a control device which is mounted on the generator and connected to the respective conductor loops in a controlled and regulating manner.
  • the object can be achieved by a method for transferring runners into or out of an electrical machine, wherein one of the methods described above can be used, wherein the course of energizing the conductor loops on hand at least one measured variable is dynamically controlled.
  • a defined transfer of the rotor can be realized.
  • the dynamic regulation of the energization can serve for the transfer of the rotor between the device and the electrical machine.
  • one of the measured variables is a distance measure which is determined by means of a suitable distance sensor.
  • Distance sensors of the type described here can be made on optical or other electromechanical basis.
  • the distance large determined and calculated a manipulated value for the actuator which here imprint the current of the conductor loop.
  • at least one of the measured variables may be a measure of the characteristic of a magnetic field which is determined by a suitable magnetic field sensor.
  • a suitable magnetic field sensor for example, as a magnetic field sensor, a Hall probe can be used.
  • the dynamic control can essentially be realized by a control unit.
  • the object can be achieved by a method for mounting a generator in a nacelle of a wind energy plant, wherein a runner, in particular with permanent magnets designed runner, and a stand are transported sequentially in the machine house, wherein runners and stand assembled form the function of a generator and runners and stands are mounted in the machine house.
  • the crane By successively lifting rotor and stator (stand), the crane, which lifts these parts in the machine house, be designed with lower load capacity.
  • the device for transporting the rotor is designed with a lower weight, so that devices in connection with the rotor have a lower weight than the overall generator.
  • the object is achieved by a method for maintenance and / or repair of a generator in a wind energy plant, wherein the to be serviced and / or repaired runner is transferred from the generator and the functioning runner is transferred into the generator.
  • a device for the transport and introduction of a rotor having at least one permanent magnet into a rotating electrical machine in particular a generator for wind turbines, can be provided, wherein the rotating electrical machine has at least one stator with at least one comprises electrically conductive conductor loop and the rotor is at least partially provided with the device during transport and / or during the Einbringvorganges and that the pronounced outside of the rotor magnetic field of the rotor is substantially changed by the device.
  • this can significantly reduce the magnetic field of the rotor, which is pronounced outside the rotor, in relation to the magnetic field which is only pronounced by the rotor.
  • the device consists at least partly of ferromagnetic material. Due to the high permeability of the ferromagnetic regions, the magnetic field lines emanating from the rotor are concentrated substantially within these regions, thus weakening the field which is effective outside.
  • the device may have at least one conductive conductor loop. By energizing the conductor loop, a magnetic field can be pronounced which can influence the magnetic field emanating from the rotor.
  • a further preferred embodiment of this device may include at least one permanent magnet which forms a magnetic field, wherein the magnetic field of the permanent magnet may influence the magnetic field emanating from the rotor.
  • a particular embodiment of this device can have at least one component which can serve to fix and / or guide the rotor.
  • the definition of the fixation of the rotor may include both the essentially releasably fixed connection of the device with the rotor, as well as the releasably fixed relative location of the device and the rotor relative to one another.
  • the guide of the rotor may include all device components that ensure that a change in the relative position of the device and rotor to each other corresponds to a fixed space curve.
  • the corresponding component of the device can be designed such that the rotor can be guided and / or fixed relative to its axis of rotation.
  • the component for fixing the rotor can be designed as a shaft on which the rotor can be fixed in the axial direction and / or against rotation with respect to the shaft.
  • the component for guiding the rotor can be embodied as a shaft on which the rotor can be guided parallel to its axis of rotation.
  • Such devices are used in a method for the transport of a rotor having at least one permanent magnet for a rotating electrical machine.
  • the method according to the invention includes providing the runner with the device, transporting the runner provided with the device and removing the device from the runner.
  • the device may be located relative to the runner during transport such that the device at least partially surrounds the runner.
  • the device may be located relative to the runner during transport such that the device is at least partially within the runner.
  • the device may comprise at least one component by means of which the rotor can be guided and / or fixed as a method step during transport.
  • Another variant of the method can be realized in that at least one conductor loop of a corresponding device according to the invention is energized such that the outside of the rotor and the device effective magnetic field is less pronounced than this in the de-energized state of the conductor loop is the case.
  • the device may be equipped with at least one permanent magnet in such a way that the interference of the magnetic fields of the permanent magnet and of the rotor leads to a magnetic field which is less pronounced outside the rotor and the device than would be the case without the presence of the permanent magnet.
  • the device can be used in a method for introducing or removing a rotor having at least one permanent magnet in or out find a rotary electric machine, wherein the electric machine comprises in particular a generator for wind turbines, which is the location of a device with respect to the electric machine, the substantially stationary fixation of the device with respect to the electric machine, the transfer of the rotor, the release of substantially local - Firm fixation of the device and the removal of the device comprises.
  • the electric machine comprises in particular a generator for wind turbines, which is the location of a device with respect to the electric machine, the substantially stationary fixation of the device with respect to the electric machine, the transfer of the rotor, the release of substantially local - Firm fixation of the device and the removal of the device comprises.
  • the stationary fixation of the device with respect to the electrical machine can be carried out by a connection of the two components, wherein a very particularly preferred type of connection can be realized by flanging.
  • the transfer of the rotor between the device and the electric machine can take place at least partially by a unit which mechanically moves the rotor accordingly. This mechanical movement can also be done manually in a particularly preferred variant.
  • a further possibility for the process-oriented, at least partial transfer of the rotor can be based on the magnetic interactions between the rotor and its surroundings, in particular a device described here and / or the electric machine.
  • these magnetic interactions can be characterized by at least one appropriately energized conductor loop in the device according to the invention.
  • the corresponding interactions can be determined by the energization of at least one conductor loop contained in the rotor.
  • such magnetic interactions can be effected by the energization of at least one conductor loop of at least one stator of the electric machine.
  • the energisation of the conductor loops can be dynamically regulated on the basis of at least one measured variable.
  • the dynamic control of the energization can be carried out such that the rotor is transferred at a speed between lmm / s and 100mm / s between the device according to the invention and the electric machine.
  • the dynamic control can be based on at least one distance measure, which in turn can be determined by a suitable distance sensor.
  • a measure of the extent of a magnetic field can also be used, which can be determined by a suitable magnetic field sensor.
  • control unit which in a preferred embodiment of the method according to the invention can essentially be embodied as a control unit.
  • Figure 1 a schematic sectional view of a permanent magnet synchronous machine.
  • Figure 2a a sectional view through an inventive device with incorporated permanent magnet rotor.
  • FIG. 2b shows a side view of the device according to the invention shown in FIG. Figure 3 is a sectional view of a flanged to an electric machine device during the transfer process.
  • Figure 4 a mechanical transfer unit.
  • the rotary electric machine shown in FIG. 1 is a permanent magnet synchronous machine.
  • the outer stator 101 is made of laminated cores having ferromagnetic properties and is formed such that a plurality of conductor loops 103 can be accommodated.
  • the rotatably mounted on a rotor shaft 109 rotor carrier 107 is equipped with a plurality of permanent magnets 105 different orientation, the populated rotor carrier 107 is hereinafter referred to briefly as a rotor.
  • the stationary part of the machine so the stators 101 with the conductor loops 103 separated from the rotating part, equipped with permanent magnets 105 runner 107, built and maintained and must therefore be transported and assembled independently.
  • FIGS. 2a and 2b A device suitable for the transport of such a rotor construction is shown in FIGS. 2a and 2b.
  • 2a shows a section through such a device, in which a rotor 201 of an electric machine is located.
  • the device consists essentially of a ferromagnetic hollow cylinder 203, in the inner wall of which conductor loops 205 are introduced in such a way that they lie directly opposite a permanent magnet of the rotor 201 located inside the hollow cylinder.
  • the position of the rotor 201 is fixed within the hollow cylinder by means of corresponding hard plastic pads 211.
  • the device has on one side a flange 207 with corresponding holes 209, by means of which the device can be releasably attached to other objects.
  • Fig.2b the identical device is shown in side view. By means of the attachment point 213, the device can be transported with or without runner 201 located in the device.
  • the rotor 201 is surrounded with the device in a first method step.
  • the device and the rotor are placed to each other such that on the one hand the axis of rotation of the rotor and the radially symmetric
  • Axis of the hollow cylinder 203 match and on the other hand, a distance between rotor and
  • Device is that excludes overcoming the static friction of both components by acting, magnetic forces of attraction.
  • the individual conductor loops 205 of the device thus located are energized in such a way that an attraction between the device and the rotor 201 is minimized.
  • the degree of current flow is dynamically controlled by a control unit, a so-called programmable logic controller (PLC) or an FPGA (not shown) on the basis of measured variables describing the currently expressed magnetic field.
  • PLC programmable logic controller
  • FPGA field-programmable gate array
  • the distance between the device and the rotor is reduced by manually displacing the rotor along its axis of rotation until the rotor is completely inside the device (see Figure 4).
  • the manual displacement of the rotor is realized by a rack drive.
  • the rotor 201 is connected for this purpose via a brace 403 with a rack 405, which can be moved via a gear 407 in the direction of the axis of rotation of the rotor 201, wherein the drive of the gear 407 is effected by a handwheel 409.
  • control unit continuously changes the energization of the individual coils in such a way that the effective attraction between rotor and device is kept to a minimum.
  • the device can be transported with the runner therein.
  • the coils 205 can be energized by the control unit in such a way that the superposition of the magnetic fields leads to a weakening of the field outside the device. If energization of the coils 205 during transport is not possible due to a lack of power supply, the coils 205 can remain de-energized and the reduction of the effective magnetic field of the rotor 201 is effected by the action of the ferromagnetic cylinder 203 of the device.
  • a transport eye 213 shown in Fig. 2b is provided, by means of which the device can be lifted and spent.
  • the device with the rotor 201 therein is fixed with respect to the electric machine 311 such that the opening of the device for inserting / removing the runner and the rotor opening of the machine are directly opposite to each other. This is done by flanging the device by means of the screw 309 of the flange 207 with the machine 311. If the device 203 is located relative to the machine 311, there is a change in the energization of the coil 205 of the apparatus and / or the coil 103 of the electric machine in that a magnetic repulsion between rotor and device or an attraction between the rotor and machine occurs, due to which the rotor is moved in the direction of the rotor opening of the electric machine 311.
  • the transfer of the rotor takes place at a speed of between lmm / s and 100mm / s.
  • the current supply is controlled by the control unit, which determines the amount of current supplied based on various measured values.
  • the current characteristic of the magnetic field is determined by magnetic field sensors 321, which are designed as Hall sensors, on the other hand, a determination of the current position of the rotor takes place on the basis of a distance measure, which is detected by an optical distance sensor 323.

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Abstract

Vorrichtung für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisen¬ den Läufers zum Montageort einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Generator in einer Windenergieanlage, wobei die elektrische Maschine wenigstens einen Stator mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Leiterschleife umfasst, wobei das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich verändert ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren für den Transport und den Transfer eines Permanentmagnetläufers
[01] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Transport und das Einbringen eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers in eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere einen Generator für Windkraftanlagen, wobei die rotierende elektrische Ma- schine wenigstens einen Stator mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Leiterschleife umfasst und der Läufer während des Transports und/oder während des Einbringvorganges wenigstens teilweise mit der Vorrichtung versehen ist und dass das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich verändert wird.
[02] Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers für eine rotierende elektrische Maschine, welches das Versehen des Läufers mit einer Vorrichtung, den Transport des mit der Vorrichtung versehenen Läufers und das Entfernen der Vorrichtung vom Läufer beinhaltet, wobei die entsprechende Vorrichtung eine erfindungsgemäße Ausprägung aufweist.
[03] Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren für das Einbringen bzw. das Entfer- nen eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers in bzw. aus einer rotierenden elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine insbesondere einen Generator für Windkraftanlagen umfasst, welches die Verortung einer Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine, die im Wesentlichen ortsfeste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine, das Überführen des Läufers, das Lösen der im Wesentlichen ortsfesten Fixierung der Vorrichtung und das Entfernen der Vorrichtung umfasst, wobei die entsprechende Vorrichtung eine erfindungsgemäße Ausprägung aufweist.
[04] Weiterhin sind auch Verfahren zur Montage von Läufern und zum Verorten in Windenergieanlagen beschrieben. [05] Rotierende elektrische Maschinen, im Folgenden kurz als elektrische Maschinen oder Maschinen bezeichnet, benötigen für ihren Betrieb eine Erregerleistung, welche in der Regel mittels stromdurchflossener Wicklungen im Läufer der Maschine generiert wird. Man spricht in diesem Zusammenhang von elektrisch erregten Maschinen. Dem gegenüber stehen die permanent- magneterregten Maschinen, bei denen die Läufererregung durch Permanentmagnete erfolgt, welche auf oder in dem Läufer angebracht sind. Damit entfallen neben der eigentlichen elektrischen Erregerleistung auch die für die elektrische Erregung erforderlichen Komponenten wie Erregerwicklungen und -einrichtungen, sowie verschleißanfällige Bürsten und Schleifringe.
[06] Sollen Einzelkomponenten einer derartigen, permanentmagneterregten Maschine, insbe- sondere der mit Permanentmagneten bestückte Läufer, transportiert und/oder montiert bzw. demontiert werden, ist eine hohe Sorgfalt angeraten:
[07] Auf Grund der magnetischen Wechselwirkungen zwischen dem Läufer und insbesondere zwischen den Permanentmagneten des Läufers und der Umgebung, insbesondere dem Stator der elektrischen Maschine und anderer, in der Umgebung des Läufers befindlicher, ferromagneti- scher Stoffe, kann eine unerwünschte Anziehung oder Anhaftung zwischen dem Läufer und dem ferromagnetischen Material auftreten. Hierdurch kann es sowohl zu Beschädigungen am Läufer und/ oder an den angezogenen Materialien, als auch zu Verletzungen sich in der Umgebung aufhaltender Personen kommen. Daher ist es wünschenswert zu allen Zeitpunkten, insbesondere während eines Transports oder Transfers des Läufers, eine derartige Wirkung zu verhindern.
[08] Soll eine elektrische Maschine in ein Maschinenhaus einer Windenergieanlage gehoben werden, wird die elektrische Maschine -insbesondere ein Generator mit permanentmagnetbesetzten Läufer- als eine Einheit in das Maschinenhaus mittels Kran gehoben. Die Kosten für einen Kran hängen unter anderem an dem durch das Gewicht der durch den Kran hebbaren Lasten ab. Daher ist es wünschenswert die Kosten zu reduzieren.
[09] Im Stand der Technik sind Transferverfahren beschrieben. In der DE 69607100 ist eine Vorrichtung 101 und ein Verfahren für den Transfer eines permanent magnetisierten Rotor in den Stator eines Radmotors beschrieben, wobei die Vorrichtung an den Stator angeflanscht wird und der Rotor durch langsames axiales bewegen in den Stator eingefahren wird.
[10] DE 195 46 689 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einfahren eines mit Permanentmagneten versehenen Läufers in den Ständer einer elektrischen Maschine, die einen zylindrischen Ständer mit Eisenkern und Ständerwicklung aufweist. Zur Verhinderung eines von den Permanentmagneten ausgehenden Hafteffektes infolge der Wechselwirkung magnetischer Kräfte zwischen den Permanentmagneten im Läufer und dem Ständereisen wird ein magnetisches Gegenfeld erzeugt. Das Gegenfeld wird durch die Speisung der Ständerwicklung und/oder der Läuferwicklung mit Gleichstrom dahingehend ausgeprägt, dass eine Haftwirkung verhindert wird. Um die Magnetfeldstärke zu bestimmen sind Hall- Sensoren im Luftspalt zwischen Ständer und Läufer angebracht. Die Werte dieser Hall- Sensoren dienen der Regelung des Gleichstroms.
[11] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern.
[12] Gelöst wird die Aufgabe, durch eine Vorrichtung für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers zum Montageort einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Generator in einem Maschinenhaus einer Windenergieanlage, wobei die elektrische Maschine wenigstens einen Stator (Rotor) mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Leiterschleife aufweist, wobei das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich verändert ist.
[13] Somit kann vorteilhafter Weise eine Transportvorrichtung bereit gestellt werden, welche mit geringem Aufwand die Umgebung und den Läufer vor dem Magnetfeld der Permanentmagneten schützt.
[14] Weiterhin kann vorteilhafter Weise die Vorrichtung so ausgestaltet sein, dass die Vorrichtung und der Läufer nur geringfügig mehr Raum als der Läufer selbst benötigen. Da zur Erzeugung eines Gegenmagnetfeldes weniger Leiterschleifen ausreichend sind oder Permanentmagne- ten in der Vorrichtung das Magnetfeld abschwächen. Würde der Läufer in einer elektrischen Ma- schine transportiert wären die Ausmaße ungleich größer. Somit kann beengten Platzverhältnissen Rechnung getragen werden.
[15] Elektrische Maschinen der hier genannten Art können insbesondere Generatoren für Windenergie- oder Windkraftanlagen umfassen. Insbesondere können mit der hier beschriebenen Vorrichtung Läufer (Rotoren) für Generator-Getriebeausgestaltungen schützend transportiert werden. Dies gilt insbesondere für Läufer, welche eine Rotationsgeschwindigkeit zwischen 100 und 800 Umdrehungen pro Minute aufweisen. Dies gilt auch für Ringgeneratoren und Generator- Getriebeanordnungen mit wesentlich höherer Rotationsgeschwindigkeit (z. B. 1200 U/min bis 2400 U/min).
[16] Um die Umgebung der Vorrichtung, welche mit einem Läufer besetzt ist, zu schützen, kann das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich gegenüber dem sich nur durch den Läufer ausprägenden Magnetfeld reduziert sein.
[17] In einer weiteren Ausgestaltungsform der Vorrichtung kann die Vorrichtung wenigstens teilweise ein Material mit ferromagneti sehen Eigenschaften aufweisen. Dadurch kann das auf die Umgebung wirkende Magnetfeld des Läufers beeinflusst werden. Insbesondere kann so das Magnetfeld außerhalb der Vorrichtung annähernd Werte von Null aufweisen.
[18] Um die Magnetfeldlinien der Permanentmagneten des Läufers definiert zu führen, können die vom Läufer ausgehenden Magnetfeldlinien überwiegend durch die Vorrichtung geführt werden. Dies kann beispielsweise durch in der Vorrichtung angeordnete Eisenkerne oder Transfor- matorenbleche realisiert sein.
[19] In einer weiteren Ausprägungsform der Erfindung kann die Vorrichtung wenigstens eine leitfähige Leiterschleife aufweisen, mittels derer durch Bestromung ein Magnetfeld ausgeprägt wird. Dadurch kann vorteilhafter Weise aktiver Einfluss auf das äußere Magnetfeld, welches auf die Umgebung wirkt, ausgeübt werden. [20] Um die Bestromung möglichst gering zu halten, kann die Vorrichtung Permanentmagneten aufweisen, welche so ausgerichtet sind, dass die wirkenden Magnetfelder des Läufers in der Umgebung beträchtlich reduziert werden.
[21] In einer weiteren Ausprägungsform der Erfindung kann wenigstens ein Bestandteil der Vorrichtung zum Führen und/oder Fixieren des Läufers ausgestaltet sein. Dadurch kann ein Transfer des Läufers in die elektrische Maschine (oder vice versa) definiert erfolgen.
[22] Um die Vorrichtung und den Läufer exakt auszurichten, kann der Bestandteil der Vorrichtung, welcher zum Führen oder Fixieren des Läufers dient, den Läufer bezüglich seiner Rotationsachse führen oder fixieren.
[23] In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Vorrichtung so ausgestaltet sein, dass die Vorrichtung an die elektrische Maschine so angeflanscht ist, dass ein Einbringen des Läufers in die elektrische Maschine oder aus der elektrischen Maschine in die Vorrichtung realisierbar ist. Somit kann verhindert werden, dass beim Transfer des Läufers weitere Einsatzmittel (z. B. Kräne) einzusetzen sind. Zudem kann so die Verletzungsgefahr eines Monteurs re- duziert werden.
[24] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst, durch ein Verfahren für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers für eine elektrische Maschine, wobei das Verfahren die Schritte
das Versehen des Läufers mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung,
- dem Transport des mit der Vorrichtung versehenden Läufers und
das Entfernen der Vorrichtung vom Läufer umfasst. [25] Je nach Aufgabe können die Schritte in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. Somit kann sichergestellt werden, dass während des Transports Schäden am Läufer und/oder an der Umgebung verringert oder ausgeschlossen werden.
[26] In einer Ausprägungsform des Verfahrens kann die Vorrichtung den Läufer während des Transports wenigstens teilweise umgeben. Dadurch können mit geringen Vorrichtungsaufwand Umgebung und/oder Läufer geschützt werden.
[27] Um den Außendurchmesser des Läufers durch die Vorrichtung nicht wesentlich zu erhöhen, kann die Vorrichtung während des Transportes wenigstens teilweise innerhalb des Läufers verortet sein. Dies kann sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Bestromen des Läufers oder der darin enthaltenen Leiterschleifen beziehen. Damit die Vorrichtung und der Läufer eine Einheit bilden, welche gegen Erschütterungen geschützt ist, kann der Läufer während des Transports durch wenigstens eine Einrichtung der Vorrichtung geführt und/oder fixiert sein.
[28] Um zu definierten Zeiten das Magnetfeld außerhalb der Vorrichtung zu reduzieren, kann die Leiterschleife aufweisende Vorrichtung derart bestromt sein, dass das außerhalb des Läufers und der Vorrichtung wirksame Magnetfeld geringer ausgeprägt ist als im unbestromten Zustand der Leiterschleife. Dies Bestromung kann beschaltbar ausgestaltet sein, so dass beispielsweise während einer Lagerung kein Bestromen und während des Transportes ein Bestromen erfolgt.
[29] In einer weiteren Ausprägungsform des Verfahrens kann die dem Permanentmagneten aufweisende Vorrichtung derart ausgeprägt sein, dass das außerhalb des Läufers und der Vorrich- tung wirksame Magnetfeld geringer ausgeprägt ist.
[30] Weiterhin kann die Aufgabe gelöst werden durch ein weiteres Verfahren für das Einbringen eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers in eine elektrische Maschine oder für das Entfernen eines wenigstens einem Permanentmagneten aufweisenden Läufers aus einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine insbesondere einen Generator für Windkraftanlagen umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: die Verortung der zuvor beschriebenen Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine,
die im Wesentlichen ortsfeste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine,
das Überführen des Läufers und
- das Entfernen der Vorrichtung umfassen.
[31] Somit kann eine Überführung (Transfer) des Läufers von der Vorrichtung in die elektrische Maschine oder aus der elektrischen Maschine in die Vorrichtung erfolgen.
[32] Um eine lösbare Verbindung zwischen Vorrichtung und elektrischer Maschine zu realisieren, kann die im Wesentlichen ortfesteste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektri- sehen Maschine durch ein Anflanschen von Vorrichtung an der elektrischen Maschine erfolgen.
[33] In einer Ausgestaltung des Verfahrens für das Einbringen des Läufers, kann ein Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch eine Transferiereinheit erfolgen, welche den Läufer entsprechend mechanisch bewegt.
[34] Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Läufer auf der Rotationsachse für den Läufer in der elektronischen Maschine von Hand über Stellschrauben (Transferiereinheit) geschoben wird.
[35] In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahren zum Einbringen des Läufers, kann der Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch die zwischen den Läufer und wenigstens der bestromten Leiterschleife der Vor- richtung wirkenden magnetischen Wechselwirkungen erfolgen. Somit kann der Anteil des manuellen Transfers reduziert oder ausgeschlossen werden. [36] Für Läufer, deren Magnetfeld wenigstens teilweise mittels Leiterschleife erregt wird, kann ein Transfer eines wenigstens eine Leiterschleife aufweisenden Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch die magnetischen Wechselwirkungen zwischen der Vorrichtung und wenigstens einer bestromten Leiterschleife des Läufers erfolgen. Damit kann über das sich ausprägende Magnetfeld und durch das gerichtete Wechselspiel von Anziehungs- und Abstoßungskräfte ein Transfer des Läufers erfolgen.
[37] Ebenfalls kann die Wechselwirkung von abstoßenden und anziehenden Kräften auf den Läufer durch eine Ausprägungsform des Verfahrens realisiert werden, wobei der Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch die magnetischen Wechselwirkungen zwischen der Vorrichtung und wenigstens einer Statorleiterschleife der elektrischen Maschine erfolgt. Dies kann beispielsweise mittels Steuergerät, welches am Generator angebracht und mit den jeweiligen Leiterschleifen steuernd und regelnd verbunden ist, realisiert werden.
[38] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch ein Ver- fahren zum Transfer von Läufer in oder aus einer elektrischen Maschine, wobei eines der zuvor beschriebenen Verfahren zum Einsatz kommen kann, wobei der Verlauf der Bestromung der Leiterschleifen an Hand wenigstens einer Messgröße dynamisch geregelt erfolgt. Somit kann ein definiertes Transferieren des Läufers realisiert werden.
[39] In einer Ausprägungsform der Erfindung kann die dynamische Regelung der Bestromung zum Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine dienen. In einer vorteilhaften Ausprägungsform der Erfindung handelt es sich bei einer der Messgrößen um ein Abstandsmaß, welches mittels eines geeigneten Abstandssensors ermittelt wird. Abstandssensoren der hier gemeinten Art können auf optisch oder sonstigen elektromechanischen Basis erfolgen. Dabei wird mittels Steuergerät, einem Sensor und einer Aktuatoreinheit die Abstand- große bestimmt und ein Stellwert für die Aktuatoreinheit, welche hier den Strom der Leiterschleife aufprägen, berechnet. [40] In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens, kann es sich bei wenigstens einer der Messgrößen um ein Maß für die Ausprägung eines Magnetfelds handeln, welches durch ein geeigneten Magnetfeldsensor ermittelt wird. Beispielsweise kann als Magnetfeldsensor eine Hall-Sonde eingesetzt werden.
[41] Wie bereits beschrieben, kann die dynamische Regelung im Wesentlichen durch ein Steuergerät realisiert sein.
[42] Weiterhin kann die Aufgabe gelöst werden, durch ein Verfahren zum Anbringen eines Generators in einem Maschinenhaus einer Windenergieanlage, wobei ein Läufer, insbesondere mit Permanentmagneten ausgestalteter Läufer, und einen Ständer nacheinander in das Maschi- nenhaus transportiert werden, wobei Läufer und Ständer zusammengebaut die Funktion eines Generators ausbilden und Läufer und Ständer im Maschinenhaus montiert werden.
[43] Durch das nacheinander Heben von Läufer und Stator (Ständer) kann der Kran, welcher diese Teile ins Maschinenhaus hebt, mit niedrigerer Tragkraft ausgestaltet sein. Insbesondere ist die Vorrichtung zum Transport des Läufers mit ein niedrigeres Gewicht ausgestaltet, so dass Vorrichtung in Verbindung mit dem Läufer ein geringeres Gewicht als der Gesamtgenerator aufweisen.
[44] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Wartung und/oder zur Reparatur eines Generators in einer Windenergieanlage, wobei der zu wartende und/oder zu reparierende Läufer aus dem Generator transferiert und der funktionstüchtige Läufer in den Generator transferiert wird.
[45] Somit müssen bei der Reparatur eines Generators nicht mehr Ständer und Läufer als eine Einheit aus dem Maschinenhaus entfernt werden, sondern es kann Läufer oder Ständer im Maschinenhaus verbleiben. [46] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Vorrichtung für den Transport und das Einbringen eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers in eine rotierende elektrische Maschine, insbesondere einen Generator für Windkraftanlagen, vorgesehen sein, wobei die rotierende elektrische Maschine wenigstens einen Stator mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Leiterschleife umfasst und der Läufer während des Transports und/oder während des Einbringvorganges wenigstens teilweise mit der Vorrichtung versehen ist und dass das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich verändert wird.
[47] Hier und im Folgenden sei durch den Begriff „wenigstens" sowohl das singuläre als auch multiple Vorhandensein eines Merkmals indiziert.
[48] In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Vorrichtung kann diese das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers wesentlich gegenüber dem sich nur durch den Läufer ausprägenden Magnetfeld reduzieren.
[49] Eine derartige Reduktion des ausgeprägten Feldes erweist sich als vorteilhaft, da einher- gehend die magnetische Anziehungskraft des Läufers reduziert wird. Somit besteht ein geringeres Risiko der Anziehung und/ oder Anhaftung umgebender Gegenstände, wobei die Begrifflichkeit des Gegenstandes sämtliche Materialien vom Schmutzpartikel bis zum Statorblech umfassen kann.
[50] Eine derartige Reduktion des äußeren Feldes kann in einer besonders bevorzugten Aus- prägungsform dadurch erreicht werden, dass die Vorrichtung wenigstens anteilig aus ferromagne- tischem Material besteht. Auf Grund der hohen Permeabilitätszahl der ferromagnetischen Bereiche werden die vom Läufer ausgehenden Magnetfeldlinien im Wesentlichen innerhalb dieser Bereiche gebündelt und derart das außerhalb wirksame Feld geschwächt. [51] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die Vorrichtung wenigstens eine leitfähige Leiterschleife aufweisen. Durch eine Bestromung der Leiterschleife kann ein Magnetfeld ausgeprägt werden, welches das vom Läufer ausgehende Magnetfeld beeinflussen kann.
[52] Eine weitere bevorzugte Ausprägungsform dieser Vorrichtung kann wenigstens einen, ein Magnetfeld ausprägenden Permanentmagneten enthalten, wobei das Magnetfeld des Permanentmagneten das vom Läufer ausgehende Magnetfeld beeinflussen kann.
[53] Eine besondere Ausgestaltungsform dieser Vorrichtung kann wenigstens einen Bestandteil aufweisen, der der Fixierung und/ oder Führung des Läufers dienen kann. Die Begrifflichkeit der Fixierung des Läufers kann sowohl die im Wesentlichen lösbar feste Verbindung der Vor- richtung mit dem Läufer, als auch die lösbar feste relative Verortung der Vorrichtung und des Läufers zueinander beinhalten. Die Führung des Läufers kann alle Vorrichtungsbestandteile umfassen, die dafür Sorge tragen, dass eine Änderung der relativen Lage von Vorrichtung und Läufer zueinander einer festgelegten Raumkurve entspricht.
[54] In einer Ausprägung kann der entsprechende Bestandteil der Vorrichtung dahingehend ausgestaltet sein, dass der Läufer bezüglich seiner Rotationsachse geführt und/ oder fixiert werden kann.
[55] In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Bestandteil zur Fixierung des Läufers als Welle ausgeführt sein, auf der der Läufer in axialer Richtung und/ oder gegen ein Verdrehen bezüglich der Welle fixiert werden kann.
[56] In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung, kann der Bestandteil zur Führung des Läufers als Welle ausgeführt sein, auf der der Läufer parallel zu seiner Rotationsachse geführt werden kann.
[57] Derartige Vorrichtungen finden Verwendung in einem Verfahren für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers für eine rotierende elektrische Ma- schine, wobei das erfindungsgemäße Verfahren das Versehen des Läufers mit der Vorrichtung, den Transport des mit der Vorrichtung versehenen Läufers und das Entfernen der Vorrichtung vom Läufer beinhaltet.
[58] In einer Ausprägung des Verfahrens kann die Vorrichtung bezüglich des Läufers während des Transportes derart verortet sein, dass die Vorrichtung den Läufer wenigstens teilweise umgibt.
[59] In einer weiteren Ausprägung des beschriebenen Verfahrens kann die Vorrichtung bezüglich des Läufers während des Transportes derart verortet sein, dass sich die Vorrichtung wenigstens teilweise innerhalb des Läufers befindet.
[60] In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die Vorrichtung wenigstens einen Bestandteil aufweisen, mittels dessen der Läufer als ein Verfahrensschritt während des Transportes geführt und/ oder fixiert werden kann.
[61] Eine weitere Ausprägungsvariante des Verfahrens kann dahingehend realisiert sein, dass wenigstens eine Leiterschleife einer entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung derart bestromt wird, dass das außerhalb des Läufers und der Vorrichtung wirksame Magnetfeld geringer ausgeprägt ist als dieses im stromlosen Zustand der Leiterschleife der Fall ist.
[62] Eine derartige Verringerung des wirksamen Magnetfeldes kann auch durch eine weitere Ausprägungsform des Verfahrens erreicht werden. Hierbei kann die Vorrichtung mit wenigstens einem Permanentmagneten derart bestückt sein, dass die Interferenz der Magnetfelder des Per- manentmagneten und des Läufers zu einem außerhalb des Läufers und der Vorrichtung geringer ausgeprägten Magnetfeld führt, als es die Anordnung ohne das Vorhandensein des Permanentmagneten ausprägen würde.
[63] Darüber hinaus kann die Vorrichtung Verwendung in einem Verfahren für das Einbringen oder das Entfernen eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers in oder aus einer rotierenden elektrischen Maschine finden, wobei die elektrische Maschine insbesondere einen Generator für Windkraftanlagen umfasst, welches die Verortung einer Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine, die im Wesentlichen ortsfeste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine, das Überführen des Läufers, das Lösen der im Wesentlichen orts- festen Fixierung der Vorrichtung und das Entfernen der Vorrichtung umfasst.
[64] In einer weiteren Ausprägungsform dieses Verfahrens kann die ortsfeste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine durch eine Verbindung beider Komponenten erfolgen, wobei eine ganz besonders bevorzugte Art der Verbindung durch ein Anflanschen realisiert sein kann.
[65] Entsprechend einer ebenfalls bevorzugten Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch eine Einheit erfolgen, welche den Läufer entsprechend mechanisch bewegt. Diese mechanische Bewegung kann in einer besonders bevorzugten Ausprägungsvariante auch manuell erfolgen.
[66] Eine weitere Möglichkeit zum verfahrensgemäßen, wenigstens anteiligen Transfer des Läufers, kann auf den magnetischen Wechselwirkungen zwischen dem Läufer und seiner Umgebung, insbesondere einer hier beschriebenen Vorrichtung und/ oder der elektrischen Maschine, beruhen.
[67] In einer Variante dieses Verfahrens können diese magnetischen Wechselwirkungen durch wenigstens eine entsprechend bestromte Leiterschleife in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeprägt werden.
[68] Entsprechend einer ebenfalls bevorzugten Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die entsprechenden Wechselwirkungen durch die Bestromung wenigstens einer im Läufer enthaltenen Leiterschleife ausgeprägt werden. [69] Darüber hinaus können derartige magnetische Wechselwirkungen gemäß einer weiteren Ausprägungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Bestromung wenigstens einer Leiterschleife wenigstens eines Stators der elektrischen Maschine erfolgen.
[70] In bezüglich der Bestromung beschriebenen Verfahrensausprägungen kann die Bestro- mung der Leiterschleifen anhand wenigstens einer Messgröße dynamisch geregelt erfolgen.
[71] In einer Variante des Verfahrens kann die dynamische Regelung der Bestromung derart erfolgen, dass der Läufer mit einer Geschwindigkeit zwischen lmm/s und 100mm/s zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der elektrischen Maschine transferiert wird.
[72] In einer unter diesem Gesichtspunkt vorgeschlagener Verfahrensform kann die dynami- sehe Regelung basierend auf wenigstens einem Abstandsmaß erfolgen, welches wiederum durch einen geeigneten Abstandssensor ermittelt werden kann.
[73] Neben der Verwendung eines Abstandsmaßes kann entsprechend einer ebenfalls bevorzugten Verfahrensweise auch ein Maß für die Ausprägung eines Magnetfeldes Verwendung finden, welches durch einen geeigneten Magnetfeldsensor ermittelt werden kann.
[74] Die dynamische Regelung der Bestromung basierend auf wenigstens einer Messgröße setzt eine entsprechend geeignete Regeleinheit voraus, welche in einer präferierten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen als Steuergerät ausgeführt sein kann.
[75] Im Weiteren werden zwei Ausführungsbeispiele anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 : eine schematische Schnittzeichnung einer permanentmagneterregten Synchron- maschine.
Figur 2a: eine Schnittzeichnung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit eingebrachtem Permanentmagnetläufer.
Figur 2b: eine Seitenansicht der in Fig.2a dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung. Figur 3: eine Schnittzeichnung einer an einer elektrischen Maschine angeflanschten Vorrichtung während des Transfervorganges.
Figur 4: eine mechanische Transferiereinheit.
[76] Bei der in Fig. 1 dargestellten rotierenden elektrischen Maschine handelt es sich um eine permanentmagneterregte Synchronmaschine. Der Außenstator 101 besteht aus Blechpaketen mit ferromagnetischen Eigenschaften und ist derart ausgebildet, dass mehrere Leiterschleifen 103 aufgenommen werden können. Der drehbar auf einer Läuferwelle 109 gelagerte Läuferträger 107 ist mit mehreren Permanentmagneten 105 verschiedener Orientierung bestückt, wobei der bestückte Läuferträger 107 im Folgenden kurz als Läufer bezeichnet wird.
[77] Im Regelfall werden der ruhende Teil der Maschine, also die Statoren 101 mit den Leiterschleifen 103 getrennt vom rotierenden Teil, dem mit Permanentmagneten 105 bestückten Läufer 107, gebaut und gewartet und müssen demzufolge auch unabhängig voneinander transportiert und zusammengefügt werden.
[78] Eine für den Transport einer derartigen Läuferkonstruktion geeignete Vorrichtung ist in Fig.2a und Fig.2b wiedergegeben. Fig.2a zeigt hierbei einen Schnitt durch eine derartige Vorrichtung, in der ein Läufer 201 einer elektrischen Maschine verortet ist.
[79] Die Vorrichtung besteht hierbei im Wesentlichen aus einem ferromagnetischen Hohlzy- linder 203, in dessen Innenwand Leiterschleifen 205 derart eingebracht sind, dass sie jeweils einem Permanentmagneten des innerhalb des Hohlzylinders befindlichen Läufers 201 direkt ge- genüber liegen. Die Position des Läufers 201 wird innerhalb des Hohlzylinders mittels entsprechender Hartplastikklötze 211 fixiert. Darüber hinaus weist die Vorrichtung auf einer Seite einen Flansch 207 mit entsprechenden Bohrungen 209 auf, mittels dessen die Vorrichtung an anderen Objekten lösbar befestigt werden kann. [80] In Fig.2b ist die identische Vorrichtung in der Seitenansicht gezeigt. Mittels des Befestigungspunktes 213 kann die Vorrichtung mit oder ohne in der Vorrichtung befindlichem Läufer 201 transportiert werden.
[81] Um einen entsprechenden Permanentmagnetläufer unter Zuhilfenahme der zuvor be- schriebenen Vorrichtung zu transportieren, wird der Läufer 201 in einem ersten Verfahrensschritt mit der Vorrichtung umgeben. Zu diesem Zweck werden die Vorrichtung und der Läufer derart zueinander platziert, dass einerseits die Rotationsachse des Läufers und die radialsymmetrische
Achse des Hohlzylinders 203 übereinstimmen und andererseits ein Abstand zwischen Läufer und
Vorrichtung besteht, der eine Überwindung der Haftreibung beider Komponenten durch wirken- de, magnetische Anziehungskräfte ausschließt.
[82] Die einzelnen Leiterschleifen 205 der derart verorteten Vorrichtung werden dahingehend bestromt, dass eine Anziehung zwischen der Vorrichtung und dem Läufer 201 minimiert wird. Das Maß der Bestromung wird hierbei durch ein Steuergerät, eine sogenannte Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen FPGA (nicht dargestellt) anhand von das aktuell ausge- prägte Magnetfeld beschreibenden Messgrößen dynamisch geregelt. Die Messgrößen werden von entsprechenden Messwertaufnehmern (nicht dargestellt), welche in diesem Ausführungsbeispiel als Hall-Sensoren ausgeführt sind, aufgenommen und an das Steuergerät weitergeleitet.
[83] Nachdem die wirksame Anziehung zwischen dem Läufer und der Vorrichtung durch die Bestromung minimiert worden ist, wird der Abstand zwischen der Vorrichtung und dem Läufer so lange durch manuelles Verschieben des Läufers entlang seiner Rotationsachse verringert, bis sich der Läufer komplett innerhalb der Vorrichtung befindet (siehe Figur 4). Die manuelle Verschiebung des Läufers wird hierbei durch einen Zahnstangenantrieb realisiert. Der Läufer 201 ist zu diesem Zweck über eine Verstrebung 403 mit einer Zahnstange 405 verbunden, welche über ein Zahnrad 407 in Richtung der Rotationsachse des Läufers 201 verschoben werden kann, wo- bei der Antrieb des Zahnrades 407 durch ein Handrad 409 erfolgt. [84] Während dieses Vorganges ändert das Steuergerät kontinuierlich die Bestromung der einzelnen Spulen in der Art, dass die wirksame Anziehungskraft zwischen Läufer und Vorrichtung auf ein Minimum reduziert bleibt. Sobald sich der Läufer innerhalb der Vorrichtung befindet, wird der Läufer durch entsprechende Vorrichtungen 211 in seiner Position in der Vorrichtung fixiert.
[85] In einem nächsten Verfahrensschritt kann die Vorrichtung mit dem darin befindlichen Läufer transportiert werden. Während des Transports können die Spulen 205 durch das Steuergerät derart bestromt werden, dass die Überlagerung der Magnetfelder zu einer Abschwächung des Feldes außerhalb der Vorrichtung führt. Sollte eine Bestromung der Spulen 205 während des Transportes mangels Stromversorgung nicht möglich sein, können die Spulen 205 unbestromt bleiben und die Reduzierung des wirksamen Magnetfeldes des Läufers 201 erfolgt durch die Wirkung des ferromagnetischen Zylinders 203 der Vorrichtung. Für den Transport ist eine in Fig. 2b dargestellte Transportöse 213 vorgesehen, mittels derer die Vorrichtung angehoben und verbracht werden kann.
[86] Hat die Vorrichtung ihren Bestimmungsort erreicht, wird der Läufer 201 durch manuelles Verschieben mittels Zahnstangenantriebes 403-409 aus der Vorrichtung herausgeschoben, wobei das Steuergerät die Bestromung der Spulen in der für das Einbringen des Läufers beschriebenen Weise regelt.
[87] Das Verfahren für das Verbringen eines Läufers aus der Vorrichtung in eine rotierende elektrische Maschine weicht von der vorangegangenen Beschreibung ab und wird anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels erklärt. Zur Erläuterung ist eine Momentaufnahme dieses Vorgangs in der Fig. 3 als Schnittzeichnung dargestellt.
[88] Die Vorrichtung mit dem darin befindlichen Läufer 201 wird bezüglich der elektrischen Maschine 311 derart fixiert, dass die Öffnung der Vorrichtung zum Einführen/Entfernen des Läu- fers und die Läuferöffnung der Maschine direkt gegenüberliegen. Dies geschieht durch ein Anflanschen der Vorrichtung mittels der Verschraubung 309 des Flansches 207 mit der Maschine 311. Ist die Vorrichtung 203 derart bezüglich der Maschine 311 verortet, erfolgt eine Änderung der Bestromung der Spulen 205 der Vorrichtung und/ oder der Spulen 103 der elektrischen Maschine dahingehend, dass eine magnetische Abstoßung zwischen Läufer und Vorrichtung bzw. eine Anziehung zwischen Läufer und Maschine auftritt, auf Grund derer der Läufer in Richtung der Läuferöffnung der elektrischen Maschine 311 bewegt wird. Idealerweise erfolgt der Transfer des Läufers mit einer Geschwindigkeit zwischen lmm/s und 100mm/s. Die Regelung der Bestromung erfolgt durch das Steuergerät, welches das Maß der Bestromung auf Grund verschiedener Messwerte festlegt. Einerseits wird die aktuelle Ausprägung des Magnetfeldes durch Magnetfeldsensoren 321, die als Hall-Sensoren ausgeführt sind, ermittelt, andererseits erfolgt eine Be- Stimmung der aktuellen Position des Läufers anhand eines Abstandsmaßes, welches durch einen optischen Abstandssensor 323 erfasst wird. Diese Daten werden durch das Steuergerät dahingehend ausgewertet, dass eine Bestromung der Spulen 205,103 erfolgt, die so lange eine Verschiebung des Läufers in Richtung der elektrischen Maschine 311 verursacht, bis das durch den Abstandssensor 323 ermittelte Abstandsmaß das Erreichen der Endlage des Läufers in der elektri- sehen Maschine indiziert. Ist diese Lage erreicht, wird die Bestromung der Spulen 205,103 dahingehend verändert, dass der Läufer 201 in seiner Lage fixiert wird und keinerlei magnetische Anziehung zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine 311 besteht. In diesem Zustand kann in einem weiteren Schritt die Verschraubung 309 gelöst und die Vorrichtung entfernt werden.
[89] Das Entfernen des Läufers 201 aus der Maschine 311 erfolgt auf ähnliche Weise, wobei die Bestromung der Spulen 103, 205 dahingehend erfolgt, dass sich der Läufer aus der Maschine heraus solange in die Vorrichtung hinein bewegt, bis der Abstandssensor 323 das Erreichen der Endposition des Läufers innerhalb der Vorrichtung signalisiert. Wie zuvor beschrieben, erfolgt auch hier eine Änderung der Bestromung, so dass die Vorrichtung von der Maschine gelöst und entfernt werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers zum Montageort einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Generator in einer Windenergieanlage, wobei die elektrische Maschine wenigstens einen Stator mit wenigstens einer elektrisch leitfähigen Leiterschleife umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich verändert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das außerhalb des Läufers ausgeprägte Magnetfeld des Läufers durch die Vorrichtung wesentlich gegenüber dem sich nur durch den Läufer ausprägende Magnetfeld reduziert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung wenigstens teilweise ein Material mit ferromagnetischen Eigenschaften aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vom Läufer ausgehenden Magnetfeldlinien überwiegend durch die Vorrichtung geführt werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung wenigstens eine leitfähige Leiterschleife aufweist, mittels derer durch Bestro- mung ein Magnetfeld ausgeprägt wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Permanentmagneten aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Bestandteil der Vorrichtung zum Führen und/oder Fixieren des Läufers dient.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bestandteil der Vorrichtung zur Führung und/oder Fixierung des Läufers den Läufer bezüglich seiner Rotationsachse führt und/oder fixiert.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Vorrichtung an die elektrische Maschine so anflanschbar ist, dass ein Einbringen des Läufers in die elektrische Maschine oder aus der elektrischen Maschine in die Vorrichtung realisierbar ist.
10. Verfahren für den Transport eines wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers für eine elektrische Maschine, welches a. das Versehen des Läufers mit der Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, b. den Transport des mit der Vorrichtung versehenen Läufers, c. das Entfernen der Vorrichtung vom Läufer,
umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung den Läufer während des Transports wenigstens teilweise umgibt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorrichtung während des Transports wenigstens teilweise innerhalb des Läufers befindet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Läufer während des Transports durch wenigstens eine Einrichtung der Vorrichtung geführt und/oder fixiert wird.
14. Verfahren nach einem Ansprüche 10 bis 13, wobei die die Vorrichtung aufwei- sende Leiterschleife derart bestromt wird, dass das außerhalb des Läufers und der Vorrichtung wirksame Magnetfeld geringer ausgeprägt ist, als im unbestrom- ten Zustand der Leiterschleife.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die den Permanentmagneten aufweisende Vorrichtung derart ausgeprägt ist, dass das außerhalb des Läufers und der Vorrichtung wirksame Magnetfeld geringer ausgeprägt ist.
16. Verfahren für das Einbringen eines, wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers in eine elektrische Maschine oder für das Entfernen eines, wenigstens einen Permanentmagneten aufweisenden Läufers aus einer elektrische Maschine, wobei die elektrische Maschine insbesondere einen Generator für Windkraftanlagen umfasst, welches
a. die Verortung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bezüglich der elektrischen Maschine b. die im Wesentlichen ortsfeste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine c. das Überführen des Läufers
d. das Entfernen der Vorrichtung
umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die im Wesentlichen ortsfeste Fixierung der Vorrichtung bezüglich der elektrischen Maschine durch ein Anflanschen von Vorrichtung an der elektrischen Maschine erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei ein Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch eine Transfereinheit erfolgt, welche den Läufer entsprechend mechanisch bewegt.
19. Verfahren nach Anspruch 16 bis 18, wobei der Transfer manuell erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-19, wobei der Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch die zwischen dem Läufer und wenigstens der bestromten Leiterschleife der Vorrichtung wirkenden magnetischen Wechselwirkungen erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei ein Transfer eines we- nigstens eine Leiterschleife aufweisenden Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch die magnetischen Wechselwirkungen zwischen der Vorrichtung und wenigstens einer bestromten Leiterschleife des Läufers erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-21, wobei der Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine wenigstens anteilig durch die magnetischen Wechselwirkungen zwischen der Vorrichtung und wenigstens einer Statorleiterschleife der elektrischen Maschine erfolgt.
23. Verfahren zum Transfer von Läufer in oder aus einer elektrischen Maschine, wobei zu den Verfahrens schritten nach einem der Ansprüche 10 bis 15 oder den Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 16 bis 22 die Bestromung der Leiterschleifen anhand wenigstens einer Messgröße dynamisch geregelt erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die dynamische Regelung der Bestromung zum Transfer des Läufers zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Maschine dient.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei es sich bei wenigstens einer der Messgrößen um ein Abstandsmaß handelt, welches durch einen geeigneten Ab- Standssensor ermittelt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23, 24 oder 25, wobei es sich bei wenigstens einer der Messgrößen um ein Maß für die Ausprägung eines Magnetfeldes handelt, welches durch einen geeigneten Magnetfeldsensor ermittelt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei die dynamische Regelung im Wesentlichen durch ein Steuergerät realisiert ist.
28. Verfahren zum Anbringen eines Generators in einem Maschinenhaus einer Windenergieanlage, wobei ein Läufer, insbesondere mit Permanentmagneten ausgestalteter Läufer, und ein Ständer nacheinander in das Maschinenhaus transportiert werden, wobei Läufer und Ständer zusammengebaut die Funktion eines Generators ausbilden, und Läufer und Ständer im Maschinenhaus montiert werden.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Transport des Läufer mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 15 erfolgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 29, wobei die Montage mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 22 und/oder mittels erfolgt.
31. Verfahren zur Wartung und/oder zur Reparatur eines Generators in einer Windenergieanlage, wobei der zu wartende und/oder zu reparierende Läufer aus dem Generator transferiert und der funktionstüchtige Läufer in den Generator transferiert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei für den Transfer aus oder in den Generator wenigstens eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 27 eingesetzt werden.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, wobei der Läufer wenigstens teilweise in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 transportiert wird.
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