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EP2695286A2 - Pole shoe of a generator, preferably a generator of a wind turbine generator system - Google Patents

Pole shoe of a generator, preferably a generator of a wind turbine generator system

Info

Publication number
EP2695286A2
EP2695286A2 EP12714257.8A EP12714257A EP2695286A2 EP 2695286 A2 EP2695286 A2 EP 2695286A2 EP 12714257 A EP12714257 A EP 12714257A EP 2695286 A2 EP2695286 A2 EP 2695286A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pole
generator
piece
winding
polpaket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12714257.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wilko Gudewer
Arno Hildebrand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wobben Properties GmbH filed Critical Wobben Properties GmbH
Publication of EP2695286A2 publication Critical patent/EP2695286A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/08—Salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/325—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for windings on salient poles, such as claw-shaped poles
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine

Definitions

  • Pole shoe of a generator preferably a generator of a wind turbine
  • the present invention relates to a pole piece, in particular a pole piece of a generator.
  • a pole piece is a member made of a high permeability material such as iron.
  • the pole piece serves to let out and distribute the magnetic field lines of a permanent magnet or a winding in a defined form.
  • the magnetic exciter field is distributed by a pole piece in a circular segment on the armature.
  • the course of the flux density is homogenized along the armature circulation.
  • the stator have pole pieces, but also the armature of DC motors or the rotor (rotor) of turbogenerators.
  • the pole pieces of electrically excited AC / AC machines and the armature of DC motors are thereby i. Gen. laminated in order to avoid Wrbelstromlage.
  • Object of the present invention is to develop a pole piece, in particular a generator, in particular a generator of a wind turbine, in mechanical and / or thermal terms.
  • a pole piece in particular a generator, with the features of claim 1, claim 5 and claim 7, a generator with the features of claim 1 1 and a wind turbine with the features of claim 12.
  • a pole piece in particular a generator, provided with a Polpa- ket, which is executed laminated, at least one winding which is arranged around the Polvol around, and a body which penetrates the laminated Polvolon in the longitudinal direction and the plurality of transverse Engagement points, preferably at most three transversely directed engagement points, in each of which a holding means can engage to secure the pole piece on a substrate, in particular the rotor or stator of a generator.
  • the advantage here is that the number of attachment points of the pole piece can be reduced to the ground. These joints have a disturbing effect on the substrate, since it must have corresponding holes, bolts, screws or the like.
  • the design of the substrate is limited by the specification of the attachment points of the pole piece.
  • preferably at most three engagement points are provided in the pole pack of the pole piece.
  • the ground can be designed more freely and the pole piece can be mounted there with less effort.
  • a cooling in the ground better act on the pole piece, since the heat transfer is disturbed by fewer attachment points.
  • the cooling can be arranged in or under the ground closer to the pole piece, since it is disturbed by fewer attachment points less in their arrangement.
  • preferably three engagement points may be provided in the pole pack, but it may also be particularly preferred to provide only two engagement points or a single point of engagement.
  • the at most three engagement points are provided at the ends and optionally in the middle of the pole packet. This can be a Stable attachment of Polvols can be achieved with a few intervention points and fasteners.
  • the maximum of three engagement points are provided so that heat can be emitted from the pole piece to at least one cooling area in the underground, in particular in the rotor or stator of a generator, via the surfaces of the pole shoe between the engagement points.
  • the points of engagement of the Polvols in conjunction with a cooling in the underground improved cooling of the pole piece can be achieved.
  • the retaining means are screws, in particular of the thickness M24. By these screws can be done easily attachment. Also, secure fastenings can be achieved by using stronger screws such as M24 screws.
  • the present invention also relates to a pole piece, in particular a generator, with a Polvol that is executed laminated, at least one winding, which is arranged around the Polvol around, and an insulation means, which is arranged between the Polither and the winding.
  • the insulation means creates an adhesive bond between the pole package and the winding.
  • the use of the insulating means as an adhesive bond leads to a secure hold of the winding relative to the pole package, so that, for example, occurring in the rotor of a generator centrifugal forces on the pole piece less can lead to a shift of the windings against the Polither.
  • the insulation means comprises a fiber composite material and / or a glass fiber reinforced plastic (GRP).
  • GRP glass fiber reinforced plastic
  • Such insulation means are flexible, stable and resilient.
  • Fiber composite materials or glass fiber reinforced plastics (GRP) are non-conductive and thus serve for electrical insulation. They are thermally well conductive and can then pass the heat from the windings in the sheets when used as insulation means in a pole piece, from where the heat can then be derived by cooling measures.
  • fiber composite or glass fiber reinforced plastic (GRP) may be soaked by adhesive or coated with adhesive to produce an adhesive bond between the windings and the laminated core of the pole piece.
  • the fiber composite material comprises meta-aramid fibers. Such fibers are also known as Nomex or Kevlar. These fibers are very stable with a comparatively low weight and a small thickness compared to materials which are conventionally used as insulation means.
  • the present invention also relates to a pole piece, in particular a generator, having a pole pack that is laminated, at least one package disposed around the pile package, and at least one end piece disposed between at least one end of the pile pack in the longitudinal direction between the pile package and winding is provided.
  • the tail has rounded edges to provide an edge-to-edge transition between tail and pole package for the toilet.
  • the tail and / or a side piece is concave, i. domed, adapted to receive the winding in the valley of the concavity. This makes it possible to walk up the toilet, e.g. avoided or reduced by attacking centrifugal forces.
  • the end piece and / or the side piece has at least one protruding edge which runs parallel to the winding. As a result of this edge, it is alternatively or additionally possible to avoid traveling up the walls beyond the upper edge of the pile packet.
  • the end piece is provided on an element mounted on the Polither.
  • this element a connection between the outermost sheet of Polvols and a compound of the sheets in the longitudinal direction, which in turn can be smoothly and flush terminated by the tail to ensure a smooth surface against the insulation means and the Wcklung.
  • the end piece also acts electrically insulating, as it defines a distance between the windings and the Polither. Preferably, a distance of 20 mm must be provided by the end piece in order to avoid leakage currents.
  • Fig. 1 is a perspective view of a pole piece in an assembled state
  • Fig. 2 shows a perspective view of a pole piece in the form of an exploded drawing
  • Fig. 3 shows a perspective sectional view of the pole piece in the form of an exploded drawing
  • Fig. 4 is a perspective sectional view of the pole piece in the assembled state
  • Fig. 5 shows a first perspective detail view of one end of the pole piece
  • Fig. 6 shows a second perspective detail view of one end of the pole piece
  • Fig. 7 shows a third perspective detail view of one end of the pole piece
  • Fig. 8 shows a fourth perspective detail view of one end of the pole piece
  • FIG. 9 shows a perspective detailed view of an edge rounding from the front in a first embodiment
  • Fig. 10 is a perspective detail view of an edge rounding from the rear in the first embodiment
  • Fig. 11a shows a perspective detailed view of an edge rounding 1 from the front in a second embodiment
  • Fig. 11b shows a plan view of an edge rounding 1 in the second embodiment
  • Fig. 1 c shows a front view of an edge rounding 1 in the second embodiment
  • Fig. 1 d shows a detailed view of an edge rounding 1 in the second embodiment.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a pole piece in an assembled state.
  • the upper portion of the Polvols 4 can be seen, which is enclosed by a winding 6 or a plurality of windings 6.
  • the upper ends of the respective end piece 1 can be seen.
  • the pole piece is shown attached to a substrate 9.
  • the substrate 9 may be, for example, the rotor or stator of a generator.
  • Fig. 2 shows a perspective view of a pole piece in the form of an exploded drawing.
  • Fig. 3 shows a perspective sectional view of the pole piece in the form of an exploded view.
  • Fig. 4 shows a perspective sectional view of the pole piece in the assembled state.
  • the interior of the pole piece is formed by a plurality of sheets, which together form the iron core of the pole piece in the form of Polvols 4. Due to the lathed design of the pole piece, eddy currents within the pole piece can be avoided or at least reduced. In this case, the sheets are joined together in the longitudinal direction A to form the pile package 4. At its upper edge, i. On its side facing away from the substrate 9, the pole package 4 is designed with a projection which protrudes laterally beyond the windings 6 in order to hold them in the radial direction with respect to the substrate 9.
  • a U-shaped side piece 5 is further shown, which can be provided between the Polvol 4 and the windings 6.
  • the side piece 5 is U-shaped, ie with two angled edges at the top and bottom, designed to also project laterally beyond the windings 6 and to keep them in the radial direction with respect to the substrate 9. In this case, only the upper edge of the U-shaped side piece 5 is required to counteract radial centrifugal forces, which is why the U-shaped side piece 5 could be designed to be L-shaped, ie with an angled edge above.
  • protrusion protruding beyond the windings 6 can be formed either by the upper edge of the pile package 4 or by the upper edge of the U-shaped side piece 5, or both elements 4, 5 can be jointly provided with corresponding protrusions.
  • Around the napped Polvol 4 around an insulating means is provided.
  • the winding 6 is arranged around the insulating means.
  • the insulating means electrically isolates the Polvolon 4 and the Wcklung 6 against each other.
  • the insulation means can contribute to a good heat transfer from the current-carrying coils 6 to the pole packet 4 and support the stability of the windings 6 with respect to the pole packet 4 as adhesive insulating material, ie additionally or alternatively to the upper edges of the pole packet 4 and / or the upper Edge of the side piece 5 counteract radial forces.
  • the insulating means is not shown in the illustration of FIG. 2, but its arrangement and configuration of the U-shaped side piece 5 to completely isolate the Wcklung 6 from the substrate 9 and the Polvol 4, the heat transfer from the windings 6 to To ensure ground 9 and the Polvol 4 and to improve the stability of the windings 6 relative to the Polvol 4.
  • This bolt 7 is passed in the longitudinal direction A through the sheets of Polvols 4 to hold the sheets together.
  • the bolt 7 protrudes at the two ends of the Polvols 4 on the sheets out to engage in at least one of the elements 1, 2, 3, see Fig. 5 to 11 d.
  • the bolt 7 can also be designed so that the ends flush with the outermost sheets of the Polvols 4 at both or at least one end.
  • the bolt 7 should therefore be referred to below as a longitudinal bolt 7.
  • engagement points are provided in the longitudinal bolt 7.
  • the corresponding sheets of Polvols 4 recesses.
  • the pole piece shown has a longitudinal bolt 7 with at most three transversely directed engagement points.
  • two engagement points can be arranged near the two ends of the pole piece such that the two engagement points are spaced as far as possible from each other and the transverse pin 8 can engage securely in the longitudinal bolt 7.
  • a third transverse pin 8 can engage in a third engagement point which is provided approximately centrally in the longitudinal direction A in the longitudinal bolt 7. In this way, the largest possible distances between the cross bolt 8 are possible.
  • the pole shoe has a direct contact with the substrate 9 via the corresponding side of the pole packet 4, so that direct heat conduction from the pole shoe into the substrate 9 takes place.
  • This heat can be caused, for example, by the currents 6 flowing through the current and thereby reach dimensions such that this heat must be dissipated as well as possible in order to avoid overheating and damage to the pole piece.
  • a cooling in the substrate 9 may be provided, which preferably runs directly under the contact areas, i. which extends between the cross bolt 8.
  • the attachment can be achieved by means of For example, only three screws as a cross pin 8 done, but can be performed to achieve the same fastening security as M24 screws.
  • this reduction of the transverse bolts 8 is possible only with constant stability of the attachment, because the sheets of Polvols 4 by the L Lucassbol- zen 7 in the longitudinal direction A are held together.
  • a means for improving the heat conduction such as a thermal paste.
  • the sheets of the pile pack 4 are connected to one another via a weld seam on the underside, ie the side of the pile pack 4 resting on the base 9.
  • a corresponding recess is provided in the sheets or introduced into the composite sheets of Polvolvol 4.
  • the welding material is introduced, that is applied. If this weld is used in addition to the longitudinal bolt 7 according to the invention, then an air-filled intermediate space can form in this recess between the welding material and the substrate 9, which deteriorates the heat conduction between the pile package 4 and the substrate 9.
  • this space is to be filled with a means for improving the heat conduction, such as a thermal paste, in order to avoid a thermally insulating effect of the air trapped in the recess.
  • a material which has a fiber composite material or a glass fiber reinforced plastic (GRP) is used as insulation material in the pole shoe.
  • This material can be provided with an adhesive to produce in this way an adhesive bond between the Polither 4 and the winding 6.
  • the isolation means is to be provided such that it ensures on the one hand the electrical insulation and a good thermal conductivity between the Polither 4 and the winding 6.
  • an insulating means which has a good thermal conductivity in order to best transfer the heat of the heat 6 caused by the exciting current to the polar packet 4 via the insulating means, so that the heat from there, e.g. can be removed via the substrate 9 and its cooling from the pole piece.
  • a thermal compound or the like between PolDP 4 and insulation means and or or between see insulating means and winding 6 are provided.
  • a fiber composite material is used as insulating means, which consists for example of aramid fibers.
  • Aramid fibers are fibers of aramids or aromatic polyamides (polyaramides). These are sold, for example, under the brand names "Nomex” and “Kevlar” by DuPont. These fibers include meta-aramid fibers, which are specifically used for fire protection.
  • aramid paper An application of these aramid fibers as aramid paper is the use as electrical insulation eg in electric motors or as layer insulation in transformers.
  • This Paper is very thin and at the same time very stable. Due to its paper properties, for example, it can be impregnated with resin such as epoxy or even coated with adhesive to obtain an adhesive surface.
  • an insulating agent can be created by means of an aramid paper, which can withstand high mechanical loads at low thickness and low weight and can be provided at the same time adhesive.
  • shear forces can occur due to the changing centrifugal forces which can act on the winding 6 at different generator rotational speeds, which must be absorbed by the insulating means.
  • Such a slightly conductive connection can lead to flashovers between Polvol 4 and winding 6, which would then expand the connection, so that the isolation would no longer exist. Therefore, a material such as the aramid paper is advantageous as an insulating material, the mechanical stability of a suitable thickness of the insulating material can withstand such punctual and sharp loads such as welding picks.
  • the PolDP 4 of the pole piece is made of sheets. These sheets can be held together by the longitudinal bolt 7 or via other measures and means.
  • the aramid paper is to be cut in order to be adapted to the geometry of the pile packet 4 and of the winding 6.
  • the aramid paper is impregnated with the resin or coated with an adhesive and allowed to dry if necessary, so that the resin or the adhesive adheres in or to the paper.
  • the impregnated aramid paper can also be compressed under heating to obtain a desired geometry. In this case, the compression of a small thickness of the aramid paper can be achieved.
  • the aramid paper can thereby be given a stable geometry, for example with angled edges in the longitudinal direction A, to achieve a U-shaped profile of the insulating means, whereby the winding 6 in the U-shaped insulating means can be taken and so a corresponding geometry of the Polvols 4 and the side piece 5, ie with outstanding edges for receiving the winding 6, partially or completely eliminated.
  • the aramid paper is placed as insulating material around the flanks of Polvols 4. At the ends of the Polvols 4 can be made by the element 1 isolation. Then, the coil 6 is wound on the adhesive aramid paper so that the coils adhere to the aramid paper, which in turn adheres to the pole pack 4.
  • Fig. 5 shows a first perspective detail view of one end of the pole piece. It is the Polvol 4 shown with a recess extending in the longitudinal direction A, in which the longitudinal bolt 7 can be inserted (not shown).
  • a first element 3 is added, which should be referred to as additional package 3.
  • the additional package 3 is adapted to the geometry of the Polvols 4 and represents the outermost plate of the Polvols 4.
  • the additional package 3, however, at the same time has a recess on the side so that the element 3, i. the edge rounding 1 (see FIGS. 8 to 11 d) can be slipped over this edge of the additional package 3. In other words, the additional package 3 is not adapted to the sweep of the Polvols 4 executed.
  • Fig. 6 shows a second perspective detail view of one end of the pole piece.
  • a second element 2 is added, which should be designated as a pressure piece 2.
  • the pressure piece 2 is adapted to the geometry of the additional package 3, wherein the pressure piece 2 is designed shorter than the additional package 3 in the upper region, so that the additional package 3 is shown protruding beyond the pressure piece 2.
  • the pressure piece 2 lifts in the upper region of the underlying additional package 3, so that the edge rounding 1 can be slipped over both side and in the upper area on the pressure piece 2 over.
  • Fig. 7 shows a third perspective detail view of one end of the pole piece.
  • the longitudinal bolt 7 has been inserted into the recess, which penetrates both the sheets of Polvols 4 and the additional package 3 and the pressure piece 2 in the same way. In this way, the sheets of Polvols 4, the additional package 3 and the pressure piece 2 are held together by the longitudinal bolt 7.
  • the longitudinal bolt 7 centers the additional package 3 and the pressure piece 2.
  • the pressure piece 2 is welded to the longitudinal bolt 7.
  • Fig. 8 shows a fourth perspective detail view of one end of the pole piece. In this illustration, the end is completed by means of a third element 1, which shall be referred to as edge rounding 1.
  • edge rounding 1 a flat and smooth surface of the Polvols 4 can be created so that even at the two ends of the Polvols 4, the windings 6 can rest smoothly and safely.
  • the edge rounding 1 prevents damage to the winding 6 which could occur due to sharp edges or creases in the underground under the winding 6, ie at the end-side elements 1, 2, 3 of the pile packet 4.
  • the welded joint between the pressure piece 2 and the longitudinal bolt 7 is covered by the edge rounding 1.
  • the insulation means may be wrapped around the ends of the pile packet 4, i. Be performed over the edge rounding 1, so that even damage to the insulation means by a smooth edge rounding 1 can be avoided.
  • the edge rounding 1 itself can be provided of an insulating material, so that in this area, if appropriate, the insulating agent can be omitted in order to save material and time in the production.
  • edge rounding 1 shows a perspective detailed view of an edge rounding 1 from the front in a first embodiment.
  • 10 shows a perspective detail view of an edge rounding 1 from the rear in the first embodiment.
  • the edge rounding 1 is designed so that it can completely enclose the additional package 3 and the pressure piece 2 laterally in order to produce a flat and smooth surface with respect to the insulating means and the winding 6.
  • the edge rounding 1 has excellent edges at the top and bottom to hold the coil 6 in these directions, e.g. against centrifugal forces occurring in rotating operation.
  • the edge rounding 1 has a recess 1 a, in which a band can be guided in order to adjust the end of the Wcklung 6.
  • the combination of the elements 1, 2, 3, ie the additional package 3, the pressure piece 2 and the edge rounding 1, is provided. So far, it has been known to provide a header to complete the end of the laminated Polvols 4. In this case, no longitudinal bolt 7 has been used and instead fixed the laminated Polvol 4 with several smaller cross bolt 8 on the substrate 9. However, according to the invention, a longitudinal bolt 7 is provided to hold together the sheets of Polvols 4 and to serve as attachment for a few but stronger cross bolt 8, the longitudinal bolt 7 can protrude beyond the outermost sheet of Polvols 4 and must be fixed in this case become. If an end piece is placed on this extension of the pole packet 4, the weight and length of the pole piece are unfavorably increased. For example, an end piece with a thickness of 26 mm would be placed on the end of Polvols 4.
  • the additional package 3 as the outermost plate of the Polvols 4 has, for example, a thickness of 18 mm.
  • the additional package 3 corresponds to a sheet of Polvols 4 with a lateral recess for receiving the Kantenverrundung. 1
  • the pressure piece 2 has, for example, a thickness of 6 mm and serves to fix the longitudinal pin 7.
  • the edge rounding 1 has, for example, a thickness of 3 mm and rounds off the end of the pole piece 4. Due to the arrangement of the edge rounding 1 on the pressure piece 2, the head piece 1, 2 of the Polvols invention 4 has a total thickness of 9 mm.
  • 11 a shows a perspective detail view of an edge rounding 1 from the front in a second embodiment.
  • 11 b shows a plan view of an edge rounding 1 in the second embodiment.
  • 11 c shows a front view of an edge rounding 1 in the second embodiment.
  • Fig. 11d shows a detailed view of an edge rounding 1 in the second embodiment.
  • the edge rounding 1 has an indentation, ie the edge rounding 1 is concave so that it can receive the winding 6 in the recess of the concavity. In this way, a displacement of the Wcklung 6 against the edge rounding 1 can be counteracted, which can occur by the centrifugal forces during rotation of the pole piece, for example on the rotor of a generator. Due to the geometry of the edge rounding 1, the winding 6 is held in the depression of the concave surface even if the winding 6 expands by heat and is arranged looser around the pole packet 4 than in the cooled and tensioned state.

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Abstract

The present invention relates to a pole shoe, in particular of a generator, comprising a pole assembly (4), which is of a laminated configuration, at least one winding (6), which is arranged around the pole assembly (4), and a body (7), which passes through the laminated pole assembly (4) in the longitudinal direction (A) thereof and has a number of transversely directed points of engagement, preferably at most three transversely directed points of engagement, in which a holding means (8) can respectively engage in order to fasten the pole shoe on a base (9), in particular the rotor or stator of a generator. The present invention also relates to a pole shoe, in particular of a generator, comprising a pole assembly (4), which is of a laminated configuration, at least one winding (6), which is arranged around the pole assembly (4), and an insulating means (5), which is arranged between the pole assembly (4) and the winding (6), wherein the insulating means (5) comprises a fibre-composite material, and wherein the insulating means (5) creates an adhesive bond between the pole assembly (4) and the winding (6). The present invention also relates to a pole shoe, in particular of a generator, with a pole assembly (4), which is of a laminated configuration, at least one winding (6), which is arranged around the pole assembly (4), and at least one end piece (1), which is provided at at least one end of the pole assembly (4) in the longitudinal direction (A) thereof, between the pole assembly (4) and the winding (6), wherein the end piece (1) has rounded-off edges in order to create an edge-free transition between the end piece (1) and the pole assembly (4) for the winding.

Description

Polschuh eines Generators, vorzugsweise eines Generators einer Windenergieanlage  Pole shoe of a generator, preferably a generator of a wind turbine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Polschuh, insbesondere einen Polschuh eines Generators. The present invention relates to a pole piece, in particular a pole piece of a generator.
Ein Polschuh ist ein Bauteil aus einem Material mit hoher Permeabilität wie zum Beispiel Eisen. Der Polschuh dient dazu, die magnetischen Feldlinien eines Permanentmagneten oder einer Wicklung in einer definierten Form heraustreten zu lassen und zu verteilen. Beispielsweise wird in einem Elektromotor das magnetische Erregerfeld durch einen Polschuh kreissegmentförmig auf den Anker verteilt. Dadurch wird der Verlauf der Flussdichte entlang des Ankerumlaufes homogenisiert. Dabei kann nicht nur der Stator Polschuhe besitzen, sondern auch der Anker von Gleichstrommotoren oder der Rotor (Läu- fer) von Turbogeneratoren. Die Polschuhe elektrisch erregter Wechsel-/Drehstromma- schinen sowie der Anker von Gleichstrommotoren werden dabei i. Allg. geblecht ausgeführt, um Wrbelstromverluste zu vermeiden. A pole piece is a member made of a high permeability material such as iron. The pole piece serves to let out and distribute the magnetic field lines of a permanent magnet or a winding in a defined form. For example, in an electric motor, the magnetic exciter field is distributed by a pole piece in a circular segment on the armature. As a result, the course of the flux density is homogenized along the armature circulation. Not only can the stator have pole pieces, but also the armature of DC motors or the rotor (rotor) of turbogenerators. The pole pieces of electrically excited AC / AC machines and the armature of DC motors are thereby i. Gen. laminated in order to avoid Wrbelstromverluste.
In Wndenergieanlagen werden Drehstrom-Asynchron-Generatoren oder Drehstrom-Syn- chron-Generatoren eingesetzt, die jeweils Polschuhe im Rotor bzw. Stator aufweisen. Aufgrund der zunehmenden Größe der Generatoren von Wndenergieanlagen und der damit einhergehenden steigenden Belastung stoßen die bekannten Ausführungsformen der Polschuhe in mechanischer und thermischer Hinsicht an ihre Belastungsgrenzen. In power plants three-phase asynchronous generators or three-phase synchronous generators are used, each of which has pole shoes in the rotor or stator. Due to the increasing size of the generators of energy systems and the associated increasing load, the known embodiments of the pole shoes encounter their mechanical and thermal load limits.
Als Stand der Technik geht die Erfindung aus von den Dokumenten As prior art, the invention is based on the documents
DE 198 59 065 A1 , US 3,445,702 A, DE 951 943 B, DE 10 2006 029 628 A1 , DE 38 04 728 A1 , AT 180 982 B, DE 387 328 A und DE 19 1 1 596 U. DE 198 59 065 A1, US Pat. No. 3,445,702 A, DE 951 943 B, DE 10 2006 029 628 A1, DE 38 04 728 A1, AT 180 982 B, DE 387 328 A and DE 19 1 1 596 U.
Es wird aber gezeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen nicht besonders geeignet sind einen Polschuh eines Generators einer Wndenergieanlage so auszubilden, dass über den langen Zeitraum der Betriebszeit der Wndenergieanlage (regelmäßig 20 Jahre und mehr) die Polschuhe sicher auf ihrem Untergrund (z.B. Rotor oder Stator eines Generators) befestigt werden können, so dass im Laufe der Betriebszeit aufgrund der einwirkenden Fliehkräfte es immer wieder vorkommt, dass sich einzelne Polschuhe ganz oder teilweise lösen, was zu erheblichen Problemen im Betrieb der Windenergieanlage führt und im schlimmsten Fall sogar den gesamten Generator zer- stört. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Polschuh, insbesondere eines Generators, insbesondere eines Generators einer Windenergieanlage, in mechanischer und bzw. oder thermischer Hinsicht weiterzubilden. It is shown, however, that the solutions known from the prior art are not particularly suitable for designing a pole shoe of a generator of a power plant such that the pole shoes can be safely placed on their substrate over the long period of operation of the energy installation (regularly 20 years or more). Eg rotor or stator of a generator) can be attached, so that in the course of operating time due to the centrifugal forces acting it happens again and again that solve individual Polschuh completely or partially, leading to significant problems in the operation of the wind turbine and in the worst case even the entire generator destroyed. Object of the present invention is to develop a pole piece, in particular a generator, in particular a generator of a wind turbine, in mechanical and / or thermal terms.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Polschuh, insbesondere eines Genera- tors, mit den Merkmalen nach Anspruch 1 , Anspruch 5 und Anspruch 7, einem Generator mit den Merkmalen nach Anspruch 1 1 sowie eine Windenergieanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. According to the invention the object is achieved by a pole piece, in particular a generator, with the features of claim 1, claim 5 and claim 7, a generator with the features of claim 1 1 and a wind turbine with the features of claim 12. Advantageous developments are described in the subclaims.
Somit wird ein Polschuh, insbesondere eines Generators, vorgesehen mit einem Polpa- ket, das geblecht ausgeführt ist, wenigstens einer Wicklung, die um das Polpaket herum angeordnet ist, und einem Körper, der das geblechte Polpaket in dessen Längsrichtung durchdringt und der mehrere quer gerichtete Eingriffsstellen, vorzugsweise höchstens drei quer gerichtete Eingriffsstellen, aufweist, in die jeweils ein Haltemittel eingreifen kann, um den Polschuh auf einem Untergrund, insbesondere dem Rotor oder Stator eines Generators, zu befestigen. Thus, a pole piece, in particular a generator, provided with a Polpa- ket, which is executed laminated, at least one winding which is arranged around the Polpaket around, and a body which penetrates the laminated Polpaket in the longitudinal direction and the plurality of transverse Engagement points, preferably at most three transversely directed engagement points, in each of which a holding means can engage to secure the pole piece on a substrate, in particular the rotor or stator of a generator.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Anzahl der Befestigungsstellen des Polschuhs mit dem Untergrund reduziert werden kann. Diese Verbindungsstellen wirken sich störend auf den Untergrund aus, da dieser entsprechende Bohrungen, Bolzen, Schrauben oder dergleichen aufweisen muss. Auch wird die Ausgestaltung des Untergrunds durch die Vorgabe der Befestigungsstellen des Polschuhs eingeschränkt. The advantage here is that the number of attachment points of the pole piece can be reduced to the ground. These joints have a disturbing effect on the substrate, since it must have corresponding holes, bolts, screws or the like. The design of the substrate is limited by the specification of the attachment points of the pole piece.
Daher werden erfindungsgemäß vorzugsweise höchstens drei Eingriffsstellen in dem Polpaket des Polschuhs vorgesehen. Hierdurch kann der Untergrund freier gestaltet und der Polschuh mit weniger Aufwand dort montiert werden. Auch kann beispielsweise eine Kühlung im Untergrund besser auf den Polschuh wirken, da die Wärmeübertragung von weniger Befestigungsstellen gestört wird. Auch kann die Kühlung im oder unter dem Untergrund näher am Polschuh angeordnet werden, da sie durch weniger Befestigungsstellen weniger in ihrer Anordnung gestört wird. Dabei können vorzugsweise drei Eingriffsstellen in dem Polpaket vorgesehen sein, es können aber auch besonders bevorzugt lediglich zwei Eingriffsstellen oder eine einzige Eingriffsstelle vorgesehen sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die höchstens drei Eingriffsstellen an den Enden und gegebenenfalls in der Mitte des Polpakets vorgesehen. Hierdurch kann eine stabile Befestigung des Polpakets auch mit wenigen Eingriffsstellen und Befestigungsmitteln erreicht werden. Therefore, according to the invention, preferably at most three engagement points are provided in the pole pack of the pole piece. As a result, the ground can be designed more freely and the pole piece can be mounted there with less effort. Also, for example, a cooling in the ground better act on the pole piece, since the heat transfer is disturbed by fewer attachment points. Also, the cooling can be arranged in or under the ground closer to the pole piece, since it is disturbed by fewer attachment points less in their arrangement. In this case, preferably three engagement points may be provided in the pole pack, but it may also be particularly preferred to provide only two engagement points or a single point of engagement. According to one aspect of the invention, the at most three engagement points are provided at the ends and optionally in the middle of the pole packet. This can be a Stable attachment of Polpakets can be achieved with a few intervention points and fasteners.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die höchstens drei Eingriffsstellen so vorgesehen, dass über die Flächen des Polschuhs zwischen den Eingriffsstellen Wärme von dem Polschuh an wenigstens einen Kühlbereich im Untergrund, insbesondere im Rotor oder Stator eines Generators, abgegeben werden kann. Auf diese Weise kann durch die Reduzierung der Eingriffsstellen des Polpakets im Zusammenspiel mit einer Kühlung im Untergrund eine verbesserte Kühlung des Polschuhs erreicht werden. According to a further aspect of the invention, the maximum of three engagement points are provided so that heat can be emitted from the pole piece to at least one cooling area in the underground, in particular in the rotor or stator of a generator, via the surfaces of the pole shoe between the engagement points. In this way, by reducing the points of engagement of the Polpakets in conjunction with a cooling in the underground improved cooling of the pole piece can be achieved.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Haltemittel Schrauben, insbesondere der Stärke M24. Durch diese Schrauben kann auf einfache Weise eine Befestigung erfolgen. Auch kann durch die Verwendung stärkerer Schrauben wie beispielsweise M24-Schrau- ben eine sichere Befestigung erfolgen. According to one aspect of the invention, the retaining means are screws, in particular of the thickness M24. By these screws can be done easily attachment. Also, secure fastenings can be achieved by using stronger screws such as M24 screws.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Polschuh, insbesondere eines Generators, mit einem Polpaket, das geblecht ausgeführt ist, wenigstens einer Wicklung, die um das Polpaket herum angeordnet ist, und einem Isolationsmittel, welches zwischen dem Polpaket und der Wicklung angeordnet ist. Das Isolationsmittel erzeugt eine Klebeverbindung zwischen dem Polpaket und der Wicklung. The present invention also relates to a pole piece, in particular a generator, with a Polpaket that is executed laminated, at least one winding, which is arranged around the Polpaket around, and an insulation means, which is arranged between the Polpaket and the winding. The insulation means creates an adhesive bond between the pole package and the winding.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Verwendung des Isolationsmittels als Klebeverbindung zu einem sicheren Halt der Wicklung gegenüber dem Polpaket führt, so dass beispielsweise bei dem Rotor eines Generators auftretende Fliehkräfte auf den Polschuh weniger zu einer Verschiebung der Wicklungen gegenüber dem Polpaket führen können. It is advantageous here that the use of the insulating means as an adhesive bond leads to a secure hold of the winding relative to the pole package, so that, for example, occurring in the rotor of a generator centrifugal forces on the pole piece less can lead to a shift of the windings against the Polpaket.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Isolationsmittel einen Faserverbundwerkstoff und bzw. oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) auf. Derartige Isolationsmittel sind flexibel, stabil und belastbar. Faserverbundwerkstoffe bzw. glasfaserver- stärkte Kunststoffe (GFK) sind nicht leitend und dienen damit der elektrischen Isolation. Sie sind thermisch gut leitend und können so bei der Verwendung als Isolationsmittel bei einem Polschuh die Wärme aus den Wicklungen in die Bleche weiterleiten, von wo die Wärme dann durch Kühlmaßnahmen abgeleitet werden kann. Ferner können Faserverbundwerkstoff bzw. glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) durch Klebstoff getränkt oder mit Klebstoff beschichtet sein, um eine Klebeverbindung zwischen den Wicklungen und dem Blechpaket des Polschuhs herzustellen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Faserverbundwerkstoff Meta- Aramidfasern auf. Derartige Fasern sind auch als Nomex oder Kevlar bekannt. Diese Fasern sind bei einem vergleichsweise geringen Gewicht und einer geringen Dicke sehr stabil im Vergleich zu Werkstoffen, die herkömmlich als Isolationsmittel eingesetzt wer- den. According to one aspect of the invention, the insulation means comprises a fiber composite material and / or a glass fiber reinforced plastic (GRP). Such insulation means are flexible, stable and resilient. Fiber composite materials or glass fiber reinforced plastics (GRP) are non-conductive and thus serve for electrical insulation. They are thermally well conductive and can then pass the heat from the windings in the sheets when used as insulation means in a pole piece, from where the heat can then be derived by cooling measures. Furthermore, fiber composite or glass fiber reinforced plastic (GRP) may be soaked by adhesive or coated with adhesive to produce an adhesive bond between the windings and the laminated core of the pole piece. According to a further aspect of the invention, the fiber composite material comprises meta-aramid fibers. Such fibers are also known as Nomex or Kevlar. These fibers are very stable with a comparatively low weight and a small thickness compared to materials which are conventionally used as insulation means.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Polschuh, insbesondere eines Generators, mit einem Polpaket, das geblecht ausgeführt ist, wenigstens einer Wcklung, die um das Polpaket herum angeordnet ist, und wenigstens einem Endstück, das an wenigstens einem Ende des Polpakets in dessen Längsrichtung zwischen Polpaket und Wicklung vorgesehen ist. Das Endstück weist abgerundete Kanten auf, um einen kantenfreien Übergang zwischen Endstück und Polpaket für die Wcklung zu schaffen. The present invention also relates to a pole piece, in particular a generator, having a pole pack that is laminated, at least one package disposed around the pile package, and at least one end piece disposed between at least one end of the pile pack in the longitudinal direction between the pile package and winding is provided. The tail has rounded edges to provide an edge-to-edge transition between tail and pole package for the toilet.
Vorteilhaft ist dabei, dass durch das abgerundete Endstück eine Beschädigung der Wcklungen und des Isolationsmittels an den Kanten des Polpakets vermieden werden kann. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist bzw. sind das Endstück und bzw. oder ein Seitenstück konkav, d.h. nach innen gewölbt, ausgebildet, um die Wicklung in der Senke der Konkavität aufzunehmen. Hierdurch wird ein Hochwandern der Wcklung z.B. durch angreifende Fliehkräfte vermieden bzw. reduziert. It is advantageous that damage to the Wcklungen and the insulation means at the edges of the Polpakets can be avoided by the rounded tail. According to one aspect of the invention, the tail and / or a side piece is concave, i. domed, adapted to receive the winding in the valley of the concavity. This makes it possible to walk up the toilet, e.g. avoided or reduced by attacking centrifugal forces.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist bzw. weisen das Endstück und bzw. oder das Seitenstück wenigstens eine hervorstehende Kante auf, die parallel zu der Wicklung verläuft. Durch diese Kante kann alternativ oder zusätzlich ein Hochwandern der Wcklungen über die obere Kante des Polpakets hinaus vermieden werden. According to a further aspect of the invention, the end piece and / or the side piece has at least one protruding edge which runs parallel to the winding. As a result of this edge, it is alternatively or additionally possible to avoid traveling up the walls beyond the upper edge of the pile packet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Endstück auf einem Element aufgesetzt auf dem Polpaket vorgesehen. Durch dieses Element kann eine Verbindung zwischen dem äußersten Blech des Polpakets und einer Verbindung der Bleche in Längsrichtung erfolgen, die dann wiederum durch das Endstück glatt und bündig abgeschlossen werden kann, um gegenüber dem Isolationsmittel und der Wcklung eine glatte Oberfläche zu gewährleisten. Ferner wirkt das Endstück auch elektrisch isolierend, da es einen Abstand zwischen den Wicklungen und dem Polpaket definiert. Vorzugsweise ist durch das End- stück ein Abstand von 20 mm vorzusehen, um Kriechströme zu vermeiden. Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf folgende Figuren näher erläutert: According to one aspect of the invention, the end piece is provided on an element mounted on the Polpaket. By this element, a connection between the outermost sheet of Polpakets and a compound of the sheets in the longitudinal direction, which in turn can be smoothly and flush terminated by the tail to ensure a smooth surface against the insulation means and the Wcklung. Furthermore, the end piece also acts electrically insulating, as it defines a distance between the windings and the Polpaket. Preferably, a distance of 20 mm must be provided by the end piece in order to avoid leakage currents. Exemplary embodiments and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to the following figures:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Polschuhs in einem zusammengesetzten Zustand; Fig. 1 is a perspective view of a pole piece in an assembled state;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Polschuhs in Form einer Explosionszeichnung; Fig. 2 shows a perspective view of a pole piece in the form of an exploded drawing;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Polschuhs in Form einer Explosionszeichnung; Fig. 3 shows a perspective sectional view of the pole piece in the form of an exploded drawing;
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Polschuhs in dem zusammengesetzten Zustand; Fig. 4 is a perspective sectional view of the pole piece in the assembled state;
Fig. 5 zeigt eine erste perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs; Fig. 5 shows a first perspective detail view of one end of the pole piece;
Fig. 6 zeigt eine zweite perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs; Fig. 6 shows a second perspective detail view of one end of the pole piece;
Fig. 7 zeigt eine dritte perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs; Fig. 7 shows a third perspective detail view of one end of the pole piece;
Fig. 8 zeigt eine vierte perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs; Fig. 8 shows a fourth perspective detail view of one end of the pole piece;
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Kantenverrundung von vorne in einer ersten Ausführungsform; 9 shows a perspective detailed view of an edge rounding from the front in a first embodiment;
Fig. 10 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Kantenverrundung von hinten in der ersten Ausführungsform; Fig. 10 is a perspective detail view of an edge rounding from the rear in the first embodiment;
Fig. 1 1 a zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Kantenverrundung 1 von vorne in einer zweiten Ausführungsform; Fig. 11a shows a perspective detailed view of an edge rounding 1 from the front in a second embodiment;
Fig. 1 1 b zeigt eine Draufsicht auf eine Kantenverrundung 1 in der zweiten Ausführungsform; Fig. 1 1 c zeigt eine Vorderansicht auf eine Kantenverrundung 1 in der zweiten Ausführungsform; und Fig. 11b shows a plan view of an edge rounding 1 in the second embodiment; Fig. 1 c shows a front view of an edge rounding 1 in the second embodiment; and
Fig. 1 1 d zeigt eine Detailansicht einer Kantenverrundung 1 in der zweiten Ausführungsform. Fig. 1 zeigt eine Perspektive Ansicht eines Polschuhs in einem zusammengesetzten Zustand. In dieser Darstellung ist der obere Bereich des Polpakets 4 zu erkennen, der von einer Wicklung 6 oder auch einer Vielzahl von Wicklungen 6 umschlossen wird. An den beiden Enden des Polpakets 4 sind die oberen Enden des jeweiligen Endstücks 1 zu erkennen. Der Polschuh ist auf einem Untergrund 9 befestigt dargestellt. Der Untergrund 9 kann beispielsweise der Rotor oder Stator eines Generators sein. Fig. 1 d shows a detailed view of an edge rounding 1 in the second embodiment. Fig. 1 shows a perspective view of a pole piece in an assembled state. In this illustration, the upper portion of the Polpakets 4 can be seen, which is enclosed by a winding 6 or a plurality of windings 6. At the two ends of Polpakets 4, the upper ends of the respective end piece 1 can be seen. The pole piece is shown attached to a substrate 9. The substrate 9 may be, for example, the rotor or stator of a generator.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Polschuhs in Form einer Explosionszeichnung. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Polschuhs in Form einer Explosionszeichnung. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Polschuhs in dem zusammengesetzten Zustand. Das Innere des Polschuhs wird durch eine Vielzahl von Blechen gebildet, die zusammen den Eisenkern des Polschuhs in Form des Polpakets 4 bilden. Durch die geblechte Ausbildung des Polschuhs können Wirbelströme innerhalb des Polschuhs vermieden oder zumindest reduziert werden. Dabei werden die Bleche in der Längsrichtung A aneinander gefügt, um das Polpaket 4 zu bilden. An seiner oberen Kante, d.h. an seiner dem Untergrund 9 abgewandten Seite, ist das Polpaket 4 mit einem Vorsprung ausgestaltet, der über die Wicklungen 6 seitlich herüber ragt, um diese in radialer Richtung bzgl. des Untergrunds 9 zu halten. Fig. 2 shows a perspective view of a pole piece in the form of an exploded drawing. Fig. 3 shows a perspective sectional view of the pole piece in the form of an exploded view. Fig. 4 shows a perspective sectional view of the pole piece in the assembled state. The interior of the pole piece is formed by a plurality of sheets, which together form the iron core of the pole piece in the form of Polpakets 4. Due to the lathed design of the pole piece, eddy currents within the pole piece can be avoided or at least reduced. In this case, the sheets are joined together in the longitudinal direction A to form the pile package 4. At its upper edge, i. On its side facing away from the substrate 9, the pole package 4 is designed with a projection which protrudes laterally beyond the windings 6 in order to hold them in the radial direction with respect to the substrate 9.
In der Fig. 2 ist ferner ein U-förmiges Seitenstück 5 gezeigt, das zwischen dem Polpaket 4 und den Wicklungen 6 vorgesehen werden kann. Das Seitenstück 5 ist U-förmig, d.h. mit zwei abgewinkelten Kanten oben und unten, ausgeführt, um ebenfalls über die Wicklungen 6 seitlich herüber zu ragen und diese in radialer Richtung bzgl. des Untergrunds 9 zu halten. Dabei ist lediglich die obere Kante des U-förmigen Seitenstücks 5 erforderlich, um radialen Fliehkräften entgegenzuwirken, weshalb das U-förmige Seitenstück 5 auf L- förmig ausgeführt sein könnte, d.h. mit einer abgewinkelten Kante oben. Somit kann ein solcher, über die Wicklungen 6 hinaus ragender Vorsprung entweder durch die obere Kante des Polpakets 4 oder durch die obere Kante des U-förmigen Seitenstücks 5 gebildet werden oder es können beide Elemente 4, 5 mit entsprechenden Vorsprüngen gemeinsam vorgesehen werden. Um das geblechte Polpaket 4 herum ist ein Isolationsmittel vorgesehen. Um das Isolationsmittel wird die Wicklung 6 angeordnet. Das Isolationsmittel isoliert das Polpaket 4 und die Wcklung 6 elektrisch gegeneinander. Ferner kann das Isolationsmittel zu einer guten Wärmeübertragung von den stromdurchflossenen Wcklungen 6 zu dem Polpaket 4 beitragen und als klebendes Isolationsmaterial die Stabilität der Wicklungen 6 gegenüber dem Polpaket 4 unterstützen, d.h. zusätzlich oder alternativ zu den oberen Kanten des Polpakets 4 und bzw. oder der oberen Kante des Seitenstücks 5 radialen Kräften entgegenwirken. 2, a U-shaped side piece 5 is further shown, which can be provided between the Polpaket 4 and the windings 6. The side piece 5 is U-shaped, ie with two angled edges at the top and bottom, designed to also project laterally beyond the windings 6 and to keep them in the radial direction with respect to the substrate 9. In this case, only the upper edge of the U-shaped side piece 5 is required to counteract radial centrifugal forces, which is why the U-shaped side piece 5 could be designed to be L-shaped, ie with an angled edge above. Thus, such protrusion protruding beyond the windings 6 can be formed either by the upper edge of the pile package 4 or by the upper edge of the U-shaped side piece 5, or both elements 4, 5 can be jointly provided with corresponding protrusions. Around the napped Polpaket 4 around an insulating means is provided. The winding 6 is arranged around the insulating means. The insulating means electrically isolates the Polpaket 4 and the Wcklung 6 against each other. Furthermore, the insulation means can contribute to a good heat transfer from the current-carrying coils 6 to the pole packet 4 and support the stability of the windings 6 with respect to the pole packet 4 as adhesive insulating material, ie additionally or alternatively to the upper edges of the pole packet 4 and / or the upper Edge of the side piece 5 counteract radial forces.
Das Isolationsmittel ist in der Darstellung der Fig. 2 nicht dargestellt, doch entspricht seine Anordnung und Ausgestaltung der des U-förmigen Seitenstücks 5, um die Wcklung 6 vollständig gegenüber dem Untergrund 9 und dem Polpaket 4 zu isolieren, die Wärmeübertragung von den Wicklungen 6 zum Untergrund 9 und dem Polpaket 4 zu gewährleisten und die Stabilität der Wicklungen 6 gegenüber dem Polpaket 4 zu verbessern. The insulating means is not shown in the illustration of FIG. 2, but its arrangement and configuration of the U-shaped side piece 5 to completely isolate the Wcklung 6 from the substrate 9 and the Polpaket 4, the heat transfer from the windings 6 to To ensure ground 9 and the Polpaket 4 and to improve the stability of the windings 6 relative to the Polpaket 4.
An den beiden Enden des Polpakets 4 in Längsrichtung A, d.h. an dessen Stirnflächen, ist jeweils eine Anordnung verschiedener Elemente 1 , 2, 3 vorgesehen, die mit Bezug zu den Fig. 5 bis 11 d näher betrachtet und erläutert werden. Die Elemente 1 , 2, 3 dienen dabei der Aufnahme und Führung der Wicklung 6 an dem jeweiligen Ende des Polpakets 4. At the two ends of the pile packet 4 in the longitudinal direction A, i. At its end faces, an arrangement of different elements 1, 2, 3 is provided in each case, which are considered and explained in more detail with reference to FIGS. 5 to 11 d. The elements 1, 2, 3 serve to receive and guide the winding 6 at the respective end of the Polpakets 4th
Weiterhin weist der Polschuh einen Körper 7 auf, der beispielsweise als zylindrischer Bolzen 7 ausgebildet sein kann. Dieser Bolzen 7 wird in der Längsrichtung A durch die Bleche des Polpakets 4 hindurchgeführt, um die Bleche zusammenzuhalten. Dabei ragt der Bolzen 7 an den beiden Enden des Polpakets 4 über die Bleche hinaus, um in wenigstens eines der Elemente 1 , 2, 3 einzugreifen, siehe Fig. 5 bis 11 d. Der Bolzen 7 kann allerdings auch so ausgebildet sein, dass der mit den äußersten Blechen des Polpakets 4 an beiden oder wenigstens einem Ende bündig abschließt. Der Bolzen 7 soll daher im Folgenden als Längsbolzen 7 bezeichnet werden. In der Querrichtung des Polschuhs in Richtung des Untergrunds 9 sind Eingriffsstellen in dem Längsbolzen 7 vorgesehen. Hierzu weisen die entsprechenden Bleche des Polpakets 4 Aussparungen auf. In diese Eingriffsstellen des Längsbolzens 7 können Schrauben oder Bolzen 8 durch die Aussparungen des Polpakets 4 hindurch eingreifen, die wiederum auf dem Untergrund 9 vorgesehen sind. Diese quer zur Längsrichtung A eingreifenden Bolzen 8 sollen daher als Querbolzen 8 bezeichnet werden. Ist der Untergrund 9 beispielsweise der Außengurt 9 (Gurt 9) eines Rotors eines Generators, so kann der Polschuh durch die Querbolzen 8 auf diesem befestigt werden. Furthermore, the pole piece on a body 7, which may be formed for example as a cylindrical pin 7. This bolt 7 is passed in the longitudinal direction A through the sheets of Polpakets 4 to hold the sheets together. In this case, the bolt 7 protrudes at the two ends of the Polpakets 4 on the sheets out to engage in at least one of the elements 1, 2, 3, see Fig. 5 to 11 d. However, the bolt 7 can also be designed so that the ends flush with the outermost sheets of the Polpakets 4 at both or at least one end. The bolt 7 should therefore be referred to below as a longitudinal bolt 7. In the transverse direction of the pole piece in the direction of the base 9, engagement points are provided in the longitudinal bolt 7. For this purpose, the corresponding sheets of Polpakets 4 recesses. In these engagement points of the longitudinal bolt 7 screws or bolts 8 can engage through the recesses of the Polpakets 4, which in turn are provided on the substrate 9. These transverse to the longitudinal direction A engaging bolt 8 should therefore be referred to as a cross pin 8. If the substrate 9 is, for example, the outer belt 9 (belt 9) of a rotor of a generator, then the pole shoe can be fastened to it by the transverse bolts 8.
Erfindungsgemäß weist der dargestellte Polschuh einen Längsbolzen 7 mit höchstens drei quer gerichteten Eingriffsstellen auf. Dabei können beispielsweise zwei Eingriffsstellen nahe den beiden Enden des Polschuhs derart angeordnet sein, dass die beiden Eingriffsstellen möglichst weit voneinander beabstandet sind und die Querbolzen 8 mit sicherem Halt in den Längsbolzen 7 eingreifen können. Gegebenenfalls kann ein dritter Querbolzen 8 in eine dritte Eingriffsstelle eingreifen, die ungefähr mittig in der Längsrich- tung A im Längsbolzen 7 vorgesehen ist. Auf diese Weise werden möglichst große Abstände zwischen den Querbolzen 8 ermöglicht. In diesen Zwischenräumen hat der Polschuh über die entsprechende Seite des Polpakets 4 einen direkten Kontakt mit dem Untergrund 9, so dass eine direkte Wärmeleitung von dem Polschuh in den Untergrund 9 erfolgt. Diese Wärme kann beispielsweise durch die stromdurchflossenen Wcklungen 6 hervorgerufen werden und dabei Ausmaße erreichen, dass diese Wärme möglichst gut abgeführt werden muss, um eine Überhitzung und Beschädigung des Polschuhs zu vermeiden. Hierzu sind möglichst viele und durchgehende Kontaktflächen zwischen den Polpaket 4 und dem Untergrund 9 vorteilhaft, um die Wärme an den Untergrund 9 abzuführen. Dabei kann beispielsweise eine Kühlung in dem Untergrund 9 vorgesehen sein, die vorzugsweise direkt unter den Kontaktbereichen verläuft, d.h. die zwischen den Querbolzen 8 verläuft. According to the invention, the pole piece shown has a longitudinal bolt 7 with at most three transversely directed engagement points. In this case, for example, two engagement points can be arranged near the two ends of the pole piece such that the two engagement points are spaced as far as possible from each other and the transverse pin 8 can engage securely in the longitudinal bolt 7. If appropriate, a third transverse pin 8 can engage in a third engagement point which is provided approximately centrally in the longitudinal direction A in the longitudinal bolt 7. In this way, the largest possible distances between the cross bolt 8 are possible. In these intermediate spaces, the pole shoe has a direct contact with the substrate 9 via the corresponding side of the pole packet 4, so that direct heat conduction from the pole shoe into the substrate 9 takes place. This heat can be caused, for example, by the currents 6 flowing through the current and thereby reach dimensions such that this heat must be dissipated as well as possible in order to avoid overheating and damage to the pole piece. For this purpose, as many and continuous contact surfaces between the Polpaket 4 and the substrate 9 are advantageous to dissipate the heat to the substrate 9. In this case, for example, a cooling in the substrate 9 may be provided, which preferably runs directly under the contact areas, i. which extends between the cross bolt 8.
Daher ist es vorteilhaft und erstrebenswert, den Polschuh mit möglichst wenig Querbolzen 8 auf dem Untergrund 9 befestigen zu können, da hierdurch die Bereiche vergrößert werden, in denen eine Kühlung im Untergrund 9 direkt an den Kontaktflächen zwischen Polpaket 4 und Untergrund 9 vorgesehen werden kann. Wurden beispielsweise bisher Polschuhe bei den Generatoren von Wndenergieanlagen am Rotor mit zehn M12- Schrauben als Querbolzen 8 befestigt, so kann erfindungsgemäß die Befestigung durch lediglich beispielsweise drei Schrauben als Querbolzen 8 erfolgen, die jedoch zur Erreichung der gleichen Befestigungssicherheit als M24-Schrauben ausgeführt sein können. Diese Reduzierung der Querbolzen 8 ist jedoch lediglich dadurch bei gleichbleibender Stabilität der Befestigung möglich, weil die Bleche des Polpakets 4 durch den Längsbol- zen 7 in der Längsrichtung A zusammengehalten werden. Therefore, it is advantageous and desirable to be able to attach the pole piece with as few transverse pin 8 on the substrate 9, as this increases the areas in which a cooling in the substrate 9 can be provided directly to the contact surfaces between Polpaket 4 and substrate 9. If, for example, previously pole shoes were fastened to the generators of energy installations on the rotor with ten M12 screws as transverse bolts 8, then according to the invention the attachment can be achieved by means of For example, only three screws as a cross pin 8 done, but can be performed to achieve the same fastening security as M24 screws. However, this reduction of the transverse bolts 8 is possible only with constant stability of the attachment, because the sheets of Polpakets 4 by the Längsbol- zen 7 in the longitudinal direction A are held together.
Ein solcher längs verlaufender Bolzen 7 wurde bisher nicht verwendet, da mittels der mehreren kleineren M12-Sch rauben als Querbolzen 8 die stabile Befestigung des Polschuhs 4 auf dem Untergrund 9 auch ohne den Längsbolzen 7 möglich war. Wird jedoch die Befestigung des Polpakets 4 auf dem Untergrund 9 mit weniger Querbolzen 8 durch- geführt, so führt dies zu einer geringen Stabilität zwischen den einzelnen Blechen des Polpakets 4, die durch den Längsbolzen 7 wieder ausgeglichen wird. Dies bedeutet, dass durch die Anordnung des Längsbolzens 7 und der höchstens drei Querbolzen 8 eine vergleichbare Stabilität des Polpakets 4 gegenüber dem Untergrund 9 erreicht werden kann wie bisher mit beispielweise zehn kleineren Querbolzen 8, die über die Länge des Polpakets 4 verteilt angeordnet sind. Jedoch ermöglichen die hierdurch vergrößerten Freiräume zwischen den einzelnen wenigen Querbolzen 8 eine verbesserte Wärmeübertragung auf den Untergrund 9 und damit eine verbesserte Kühlungsmöglichkeit des Polpakets 4 und damit auch der Wicklungen 6. Such a longitudinally extending bolt 7 has not previously been used, since by means of several smaller M12 Sch rob as a cross pin 8, the stable attachment of the pole piece 4 on the substrate 9 was possible even without the longitudinal bolt 7. However, if the attachment of the pile pack 4 to the substrate 9 is carried out with fewer transverse bolts 8, this leads to a low stability between the individual sheets of the pile pack 4, which is compensated again by the longitudinal bolt 7. This means that by the arrangement of the longitudinal bolt 7 and the maximum of three transverse pins 8, a comparable stability of Polpakets 4 can be achieved with respect to the substrate 9 as before with example, ten smaller transverse pin 8, which are distributed over the length of Polpakets 4. However, this allows greater freedom between the few transverse bolts 8 an improved heat transfer to the substrate 9 and thus an improved cooling possibility of Polpakets 4 and thus also the windings. 6
Um diese Wärmeleitung zwischen dem Polpaket 4 und dem Untergrund 9 zu verbessern, kann zwischen dem Polpaket 4 und dem Untergrund 9 ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeleitung wie beispielsweise eine Wärmeleitpaste vorgesehen sein. In order to improve this heat conduction between the Polpaket 4 and the substrate 9, may be provided between the Polpaket 4 and the substrate 9, a means for improving the heat conduction such as a thermal paste.
Ferner ist zu beachten, dass herkömmlich die Bleche des Polpakets 4 über eine Schweißnaht an der Unterseite, d.h. der auf dem Untergrund 9 aufliegenden Seite des Polpakets 4, miteinander verbunden werden. Hierzu wird in den Blechen eine entspre- chende Aussparung vorgesehen oder in die zusammengesetzten Bleche des Polpakets 4 eingebracht. In die Aussparung wird dann das Schweißmaterial eingebracht, d.h. aufgetragen. Wird diese Schweißnaht zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Längsbolzen 7 verwendet, so kann sich in dieser Aussparung zwischen dem Schweißmaterial und dem Untergrund 9 ein luftgefüllter Zwischenraum ausbilden, der die Wärmeleitung zwischen dem Polpaket 4 und dem Untergrund 9 verschlechtert. Daher ist insbesondere dieser Zwischenraum mit einem Mittel zur Verbesserung der Wärmeleitung wie beispielsweise einer Wärmeleitpaste auszufüllen, um eine thermisch isolierende Wrkung der in der Aussparung eingeschlossen Luft zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird bei dem Polschuh als Isolationsmittel ein Material verwendet, das einen Faserverbundwerkstoff oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) aufweist. Dieses Material kann mit einem Klebemittel versehen werden, um auf diese Art und Weise eine Klebeverbindung zwischen dem Polpaket 4 und der Wicklung 6 zu erzeugen. Dabei ist das Isolationsmittel derart vorzusehen, dass es zum einen die elektrische Isolation sowie eine gute thermische Leitfähigkeit zwischen dem Polpaket 4 und der Wicklung 6 gewährleistet. Zum anderen soll gleichzeitig eine derartige Klebewirkung zwischen dem Polpaket 4 und der Wicklung 6 erreicht werden, dass die Wcklung 6 gegenüber dem Polpaket 4 nicht beweglich ist. Eine derartige Relativbewegung kann z.B. beim Einsatz des Polschuhs im Rotor eines Generators durch die Fliehkräfte hervorgerufen werden. Hierdurch kann sich im schlimmsten Fall die Wicklung 6 zumindest teilweise vom Polpaket 4 in radialer Richtung, d.h. senkrecht zum Untergrund 9, lösen, wodurch der Polschuh seine Wirkung verliert bzw. in dieser zumindest reduziert wird und die Umgebung durch die gelöste Wcklung 6 beschädigt werden kann. Um ein solches Ablösen im Betrieb zu vermeiden, kann neben weiteren mechanischen Maßnahmen eine Klebeverbindung durch das Isolationsmittel erzeugt werden, dass dieser Fall des Ablösens auch bei starken Fliehkräften und anhaltendem Betrieb sicher vermieden oder zumindest dessen Eintrittswahrscheinlichkeit reduziert werden kann. Furthermore, it should be noted that conventionally the sheets of the pile pack 4 are connected to one another via a weld seam on the underside, ie the side of the pile pack 4 resting on the base 9. For this purpose, a corresponding recess is provided in the sheets or introduced into the composite sheets of Polpakets 4. In the recess then the welding material is introduced, that is applied. If this weld is used in addition to the longitudinal bolt 7 according to the invention, then an air-filled intermediate space can form in this recess between the welding material and the substrate 9, which deteriorates the heat conduction between the pile package 4 and the substrate 9. Therefore, in particular, this space is to be filled with a means for improving the heat conduction, such as a thermal paste, in order to avoid a thermally insulating effect of the air trapped in the recess. According to the invention, a material which has a fiber composite material or a glass fiber reinforced plastic (GRP) is used as insulation material in the pole shoe. This material can be provided with an adhesive to produce in this way an adhesive bond between the Polpaket 4 and the winding 6. In this case, the isolation means is to be provided such that it ensures on the one hand the electrical insulation and a good thermal conductivity between the Polpaket 4 and the winding 6. On the other hand, at the same time such an adhesive effect between the Polpaket 4 and the winding 6 are achieved, that the Wcklung 6 is not movable relative to the Polpaket 4. Such a relative movement can be caused by the centrifugal forces, for example when using the pole piece in the rotor of a generator. As a result, in the worst case, the winding 6 at least partially from Polpaket 4 in the radial direction, ie perpendicular to the ground 9, solve, whereby the pole piece loses its effect or is at least reduced in this and the environment can be damaged by the dissolved Wcklung 6 , In order to avoid such detachment during operation, in addition to further mechanical measures an adhesive bond can be generated by the insulation means that this case of detachment safely avoided even with strong centrifugal forces and sustained operation or at least its probability of occurrence can be reduced.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorteilhaft, ein Isolationsmittel zu verwenden, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, um die Wärme der Wcklung 6, die durch den Erregerstrom hervorgerufen wird, bestmöglich über das Isolationsmittel an das Polpaket 4 zu übertragen, damit die Wärme von dort z.B. über den Untergrund 9 und dessen Kühlung aus dem Polschuh abgeführt werden kann. Hierzu kann optional auch eine Wärmeleitpaste oder dergleichen zwischen Polpaket 4 und Isolationsmittel und bzw. oder zwi- sehen Isolationsmittel und Wicklung 6 vorgesehen werden. According to the invention, it is furthermore advantageous to use an insulating means which has a good thermal conductivity in order to best transfer the heat of the heat 6 caused by the exciting current to the polar packet 4 via the insulating means, so that the heat from there, e.g. can be removed via the substrate 9 and its cooling from the pole piece. For this purpose, optionally, a thermal compound or the like between Polpaket 4 and insulation means and or or between see insulating means and winding 6 are provided.
Erfindungsgemäß wird als Isolationsmittel ein Faserverbundwerkstoff verwendet, der beispielsweise aus Aramidfasern besteht. Aramidfasern sind Fasern aus Aramiden oder aromatischen Polyamiden (Polyaramiden). Diese werden beispielsweise unter den Markennamen „Nomex" und „Kevlar" von der Firma DuPont vertrieben. Zu diesen Fasern gehören die Meta-Aramidfasern, die speziell für den Brandschutz eingesetzt werden. According to the invention, a fiber composite material is used as insulating means, which consists for example of aramid fibers. Aramid fibers are fibers of aramids or aromatic polyamides (polyaramides). These are sold, for example, under the brand names "Nomex" and "Kevlar" by DuPont. These fibers include meta-aramid fibers, which are specifically used for fire protection.
Eine Anwendung dieser Aramidfasern als Aramidpapier ist die Verwendung als Elektro- Isolation z.B. bei Elektromotoren oder als Lagenisolation in Transformatoren. Dieses Papier ist sehr dünn und gleichzeitig sehr stabil. Aufgrund seiner Papiereigenschaften kann es beispielsweise mit Harz wie z.B. Epoxidharz getränkt oder auch mit Klebstoff beschichtet werden, um eine klebende Oberfläche zu erhalten. An application of these aramid fibers as aramid paper is the use as electrical insulation eg in electric motors or as layer insulation in transformers. This Paper is very thin and at the same time very stable. Due to its paper properties, for example, it can be impregnated with resin such as epoxy or even coated with adhesive to obtain an adhesive surface.
Somit kann mittels eines Aramidpapiers ein Isolationsmittel geschaffen werden, welches bei geringer Dicke und geringem Gewicht hohe mechanische Belastungen aushalten kann und gleichzeitig klebend vorgesehen werden kann. Hierbei können durch die wechselnden Fliehkräfte, die auf die Wicklung 6 bei unterschiedlichen Generatorumdrehungsgeschwindigkeiten wirken können, Scherkräfte auftreten, die durch das Isolationsmittel aufgenommen werden können müssen. Dabei ist auch zu beachten, dass auf einem Polpaket 4 durch den Herstellungsprozess Schweißpickel auftreten können, die das Isolationsmaterial durchdringen und dadurch eine leitende Verbindung zwischen Polpaket 4 und Wicklung 6 herstellen können. Eine solche geringfügig leitende Verbindung kann zu Überschlägen zwischen Polpaket 4 und Wicklung 6 führen, die dann die Verbindung ausweiten würden, so dass die Isolation nicht mehr gegeben wäre. Daher ist als Isolationsmaterial ein Material wie beispielsweise das Aramidpapier vorteilhaft, dessen mechanische Stabilität bei einer geeigneten Dicke des Isolationsmaterials auch derartigen punktuellen und spitzen Belastungen wie Schweißpickel widerstehen kann. Thus, an insulating agent can be created by means of an aramid paper, which can withstand high mechanical loads at low thickness and low weight and can be provided at the same time adhesive. In this case, shear forces can occur due to the changing centrifugal forces which can act on the winding 6 at different generator rotational speeds, which must be absorbed by the insulating means. It should also be noted that can occur on a Polpaket 4 by the manufacturing process welding pick, which penetrate the insulation material and thereby can establish a conductive connection between Polpaket 4 and winding 6. Such a slightly conductive connection can lead to flashovers between Polpaket 4 and winding 6, which would then expand the connection, so that the isolation would no longer exist. Therefore, a material such as the aramid paper is advantageous as an insulating material, the mechanical stability of a suitable thickness of the insulating material can withstand such punctual and sharp loads such as welding picks.
Die Herstellung eines Polschuhs mit einem Isolationsmittel, das ein harzgetränktes oder klebstoffbeschichtetes Aramidpapier aufweist, kann wie folgt erfolgen: The preparation of a pole piece with an insulating agent comprising a resin-impregnated or adhesive-coated aramid paper can be carried out as follows:
Zunächst ist das Polpaket 4 des Polschuhs aus Blechen herzustellen. Dabei können diese Bleche durch den Längsbolzen 7 oder auch über andere Maßnahmen und Mittel zusammengehalten werden. Als weiterer Schritt ist das Aramidpapier zuzuschneiden, um der Geometrie des Polpakets 4 und der Wicklung 6 angepasst zu sein. Dann ist das Aramidpapier mit dem Harz zu tränken oder mit einem Klebstoff zu beschichten und gegebenenfalls trocknen zu lassen, damit das Harz bzw. der Klebstoff in bzw. an dem Papier haften bleibt. Hierzu kann das getränkte Aramidpapier auch unter Erwärmung zusammengedrückt werden, um eine gewünschte Geometrie zu erhalten. Dabei kann durch das Zusammendrücken auch eine geringe Dicke des Aramidpapiers erreicht wer- den. Auch kann dem Aramidpapier hierdurch eine stabile Geometrie beispielsweise mit angewinkelten Kanten in Längsrichtung A gegeben werden, um ein U-förmiges Profil des Isolationsmittels zu erreichen, wodurch die Wicklung 6 in dem U-förmigen Isolationsmittel aufgenommen werden kann und so eine entsprechende Geometrie des Polpakets 4 und des Seitenstücks 5, d.h. mit hervorragenden Kanten zur Aufnahme der Wicklung 6, teilweise oder vollständig entfallen kann. First, the Polpaket 4 of the pole piece is made of sheets. These sheets can be held together by the longitudinal bolt 7 or via other measures and means. As a further step, the aramid paper is to be cut in order to be adapted to the geometry of the pile packet 4 and of the winding 6. Then, the aramid paper is impregnated with the resin or coated with an adhesive and allowed to dry if necessary, so that the resin or the adhesive adheres in or to the paper. For this purpose, the impregnated aramid paper can also be compressed under heating to obtain a desired geometry. In this case, the compression of a small thickness of the aramid paper can be achieved. Also, the aramid paper can thereby be given a stable geometry, for example with angled edges in the longitudinal direction A, to achieve a U-shaped profile of the insulating means, whereby the winding 6 in the U-shaped insulating means can be taken and so a corresponding geometry of the Polpakets 4 and the side piece 5, ie with outstanding edges for receiving the winding 6, partially or completely eliminated.
Dann wird das Aramidpapier als Isolationsmaterial um die Flanken des Polpakets 4 gelegt. An den Enden des Polpakets 4 kann eine Isolation durch das Element 1 erfolgen. Dann wird die Wicklung 6 auf das klebende Aramidpapier herum gewickelt, so dass die Wicklungen an dem Aramidpapier anhaften, welches wiederum auf dem Polpaket 4 klebt. Then, the aramid paper is placed as insulating material around the flanks of Polpakets 4. At the ends of the Polpakets 4 can be made by the element 1 isolation. Then, the coil 6 is wound on the adhesive aramid paper so that the coils adhere to the aramid paper, which in turn adheres to the pole pack 4.
Fig. 5 zeigt eine erste perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs. Es ist das Polpaket 4 dargestellt mit einer in Längsrichtung A verlaufenden Aussparung, in die der Längsbolzen 7 eingefügt werden kann (nicht dargestellt). Auf das Ende des Polpakets 4 ist ein erstes Element 3 angefügt, welches als Zusatzpaket 3 bezeichnet werden soll. Das Zusatzpaket 3 ist der Geometrie des Polpakets 4 angepasst ausgestaltet und stellt das äußerste Blech des Polpakets 4 dar. Das Zusatzpaket 3 weist jedoch gleichzeitig seitlich eine Aussparung derart auf, dass das Element 3, d.h. die Kantenverrundung 1 (siehe Fig. 8 bis 11 d) über diese Kante des Zusatzpakets 3 herübergestülpt werden kann. In anderen Worten ist das Zusatzpaket 3 nicht an die Pfeilung des Polpakets 4 angepasst ausgeführt. Fig. 5 shows a first perspective detail view of one end of the pole piece. It is the Polpaket 4 shown with a recess extending in the longitudinal direction A, in which the longitudinal bolt 7 can be inserted (not shown). At the end of Polpakets 4, a first element 3 is added, which should be referred to as additional package 3. The additional package 3 is adapted to the geometry of the Polpakets 4 and represents the outermost plate of the Polpakets 4. The additional package 3, however, at the same time has a recess on the side so that the element 3, i. the edge rounding 1 (see FIGS. 8 to 11 d) can be slipped over this edge of the additional package 3. In other words, the additional package 3 is not adapted to the sweep of the Polpakets 4 executed.
Fig. 6 zeigt eine zweite perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs. Auf das Zusatzpaket 3 ist ein zweites Element 2 angefügt, welches als Druckstück 2 bezeich- net werden soll. Das Druckstück 2 ist der Geometrie des Zusatzpakets 3 angepasst, wobei das Druckstück 2 im oberen Bereich kürzer als das Zusatzpaket 3 ausgestaltet ist, so dass das Zusatzpaket 3 über das Druckstück 2 hinausragend dargestellt ist. Hierdurch hebt sich das Druckstück 2 im oberen Bereich von dem darunterliegenden Zusatzpaket 3 ab, so dass die Kantenverrundung 1 sowohl seitlich als auch im oberen Bereich über das Druckstück 2 herüber gestülpt werden kann. Fig. 6 shows a second perspective detail view of one end of the pole piece. On the additional package 3, a second element 2 is added, which should be designated as a pressure piece 2. The pressure piece 2 is adapted to the geometry of the additional package 3, wherein the pressure piece 2 is designed shorter than the additional package 3 in the upper region, so that the additional package 3 is shown protruding beyond the pressure piece 2. As a result, the pressure piece 2 lifts in the upper region of the underlying additional package 3, so that the edge rounding 1 can be slipped over both side and in the upper area on the pressure piece 2 over.
Fig. 7 zeigt eine dritte perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs. In dieser Darstellung ist der Längsbolzen 7 in die Aussparung eingefügt worden, die sowohl die Bleche des Polpakets 4 als auch das Zusatzpaket 3 und das Druckstück 2 in gleicher Weise durchdringt. Auf diese Weise werden die Bleche des Polpakets 4, das Zusatzpaket 3 und das Druckstück 2 durch den Längsbolzen 7 zusammengehalten. Dabei zentriert der Längsbolzen 7 das Zusatzpaket 3 und das Druckstück 2. Zur Sicherung des Aufbaus wird das Druckstück 2 mit dem Längsbolzen 7 verschweißt. Fig. 8 zeigt eine vierte perspektivische Detailansicht eines Endes des Polschuhs. In dieser Darstellung ist das Ende mittels eines dritten Elements 1 , welches als Kantenverrundung 1 bezeichnet werden soll, abgeschlossen. Durch diesen Abschluss mittels der Kantenverrundung 1 kann eine ebene und glatte Oberfläche des Polpakets 4 geschaffen werden, so dass auch an den beiden Enden des Polpakets 4 die Wicklungen 6 glatt und sicher anliegen können. Anders herum ausgedrückt verhindert die Kantenverrundung 1 eine Beschädigung der Wicklung 6, die durch scharfe Kanten oder Knicke im Untergrund unter der Wicklung 6, d.h. an den endseitigen Elementen 1 , 2, 3 des Polpakets 4, auftreten könnten. Dabei wird beispielsweise die Schweißverbindung zwischen Druckstück 2 und Längsbolzen 7 durch die Kantenverrundung 1 abgedeckt. Fig. 7 shows a third perspective detail view of one end of the pole piece. In this illustration, the longitudinal bolt 7 has been inserted into the recess, which penetrates both the sheets of Polpakets 4 and the additional package 3 and the pressure piece 2 in the same way. In this way, the sheets of Polpakets 4, the additional package 3 and the pressure piece 2 are held together by the longitudinal bolt 7. In this case, the longitudinal bolt 7 centers the additional package 3 and the pressure piece 2. To secure the structure, the pressure piece 2 is welded to the longitudinal bolt 7. Fig. 8 shows a fourth perspective detail view of one end of the pole piece. In this illustration, the end is completed by means of a third element 1, which shall be referred to as edge rounding 1. By this conclusion by means of the edge rounding 1, a flat and smooth surface of the Polpakets 4 can be created so that even at the two ends of the Polpakets 4, the windings 6 can rest smoothly and safely. In other words, the edge rounding 1 prevents damage to the winding 6 which could occur due to sharp edges or creases in the underground under the winding 6, ie at the end-side elements 1, 2, 3 of the pile packet 4. In this case, for example, the welded joint between the pressure piece 2 and the longitudinal bolt 7 is covered by the edge rounding 1.
Auch kann das Isolationsmittel um die Enden des Polpakets 4 herum, d.h. über die Kantenverrundung 1 , ausgeführt werden, so dass auch eine Beschädigung des Isolationsmittels durch eine glatte Kantenverrundung 1 vermieden werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Kantenverrundung 1 selbst aus einem isolierenden Material vorgese- hen sein, so dass in diesem Bereich gegebenenfalls das Isolationsmittel weggelassen werden kann, um Material und Zeit bei der Herstellung zu sparen. Also, the insulation means may be wrapped around the ends of the pile packet 4, i. Be performed over the edge rounding 1, so that even damage to the insulation means by a smooth edge rounding 1 can be avoided. Alternatively or additionally, the edge rounding 1 itself can be provided of an insulating material, so that in this area, if appropriate, the insulating agent can be omitted in order to save material and time in the production.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Kantenverrundung 1 von vorne in einer ersten Ausführungsform. Fig. 10 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Kantenverrundung 1 von hinten in der ersten Ausführungsform. Dabei ist zu erkennen, dass die Kantenverrundung 1 so ausgeführt ist, dass sie das Zusatzpaket 3 und das Druckstück 2 seitlich vollständig umschließen kann, um gegenüber dem Isolationsmittel und der Wicklung 6 eine ebene und glatte Oberfläche zu erzeugen. Ferner weist die Kantenverrundung 1 oben und unten hervorragende Kanten auf, um die Wicklung 6 in diesen Richtungen halten zu können, z.B. gegen im rotierenden Betrieb auftretende Fliehkräfte. Ferner weist die Kantenverrundung 1 eine Aussparung 1 a auf, in der ein Band geführt werden kann, um das Ende der Wcklung 6 zu justieren. 9 shows a perspective detailed view of an edge rounding 1 from the front in a first embodiment. 10 shows a perspective detail view of an edge rounding 1 from the rear in the first embodiment. It can be seen that the edge rounding 1 is designed so that it can completely enclose the additional package 3 and the pressure piece 2 laterally in order to produce a flat and smooth surface with respect to the insulating means and the winding 6. Further, the edge rounding 1 has excellent edges at the top and bottom to hold the coil 6 in these directions, e.g. against centrifugal forces occurring in rotating operation. Furthermore, the edge rounding 1 has a recess 1 a, in which a band can be guided in order to adjust the end of the Wcklung 6.
Erfindungsgemäß wird dabei die Kombination der Elemente 1 , 2, 3, d.h. das Zusatzpaket 3, das Druckstück 2 und die Kantenverrundung 1 , vorgesehen. Bisher war es bekannt, ein Kopfstück vorzusehen, um das Ende des geblechten Polpakets 4 abzuschließen. Dabei wurde bisher kein Längsbolzen 7 verwendet und stattdessen das geblechte Polpaket 4 mit mehreren kleineren Querbolzen 8 am Untergrund 9 befestigt. Wird nun erfindungsgemäß jedoch ein Längsbolzen 7 vorgesehen, um die Bleche des Polpakets 4 zusammenzuhalten und um als Befestigung für wenige aber stärkere Querbolzen 8 zu dienen, so kann der Längsbolzen 7 über das äußerste Blech des Polpakets 4 hinaus ragen und muss in diesem Fall dort fixiert werden. Wird auf diese Verlängerung des Polpakets 4 ein Endstück aufgesetzt, so werden Gewicht und Länge des Polschuhs unvorteilhaft erhöht. Beispielsweise würde ein Endstück mit einer Dicke von 26 mm auf das Ende des Polpakets 4 aufgesetzt werden. According to the invention, the combination of the elements 1, 2, 3, ie the additional package 3, the pressure piece 2 and the edge rounding 1, is provided. So far, it has been known to provide a header to complete the end of the laminated Polpakets 4. In this case, no longitudinal bolt 7 has been used and instead fixed the laminated Polpaket 4 with several smaller cross bolt 8 on the substrate 9. However, according to the invention, a longitudinal bolt 7 is provided to hold together the sheets of Polpakets 4 and to serve as attachment for a few but stronger cross bolt 8, the longitudinal bolt 7 can protrude beyond the outermost sheet of Polpakets 4 and must be fixed in this case become. If an end piece is placed on this extension of the pole packet 4, the weight and length of the pole piece are unfavorably increased. For example, an end piece with a thickness of 26 mm would be placed on the end of Polpakets 4.
Daher wird erfindungsgemäß eine Kombination von mehreren Elementen 1 , 2, 3 am Ende des Polpakets 4 als Endstück vorgesehen. Das Zusatzpaket 3 als äußerstes Blech des Polpakets 4 weist beispielsweise eine Dicke von 18 mm auf. Das Zusatzpaket 3 entspricht einem Blech des Polpakets 4 mit einer seitlichen Aussparung zur Aufnahme der Kantenverrundung 1 . Das Druckstück 2 weist beispielsweise eine Dicke von 6 mm auf und dient der Fixierung des Längsbolzens 7. Die Kantenverrundung 1 weist beispielsweise eine Dicke von 3 mm auf und rundet das Ende des Polpakets 4 ab. Durch die Anordnung der Kantenverrundung 1 über das Druckstück 2 weist das erfindungsgemäße Kopfstück 1 , 2 des Polpakets 4 eine Gesamtdicke von 9 mm auf. Therefore, a combination of several elements 1, 2, 3 is provided at the end of Polpakets 4 as an end piece according to the invention. The additional package 3 as the outermost plate of the Polpakets 4 has, for example, a thickness of 18 mm. The additional package 3 corresponds to a sheet of Polpakets 4 with a lateral recess for receiving the Kantenverrundung. 1 The pressure piece 2 has, for example, a thickness of 6 mm and serves to fix the longitudinal pin 7. The edge rounding 1 has, for example, a thickness of 3 mm and rounds off the end of the pole piece 4. Due to the arrangement of the edge rounding 1 on the pressure piece 2, the head piece 1, 2 of the Polpakets invention 4 has a total thickness of 9 mm.
Durch diese Reduzierung der Dicke des Kopfstücks wird eine Materialersparnis gegenüber dem bisherigen Kopfstück erreicht, die sich auf das verwendete Kupfer auswirkt, da das bisherige Kopfstück aus Kupfer gefertigt wurde. Dabei kann pro Polschuh eine Mate- rialersparnis bei dem betrachteten Polschuh eines Generators einer Wndenergieanlage von 2,31 kg erreicht werden. Bei 72 Polschuhen können hierdurch 166,3 kg Kupfer eingespart werden. By reducing the thickness of the head piece, a material savings compared to the previous head piece is achieved, which affects the copper used, since the previous head piece was made of copper. It can be achieved per pole shoe, a material savings in the considered pole piece of a generator of a power plant of 2.31 kg. With 72 pole shoes this can save 166.3 kg of copper.
Fig. 11a zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Kantenverrundung 1 von vorne in einer zweiten Ausführungsform. Fig. 11 b zeigt eine Draufsicht auf eine Kantenverrun- dung 1 in der zweiten Ausführungsform. Fig. 11 c zeigt eine Vorderansicht auf eine Kantenverrundung 1 in der zweiten Ausführungsform. Fig. 11 d zeigt eine Detailansicht einer Kantenverrundung 1 in der zweiten Ausführungsform. 11 a shows a perspective detail view of an edge rounding 1 from the front in a second embodiment. 11 b shows a plan view of an edge rounding 1 in the second embodiment. 11 c shows a front view of an edge rounding 1 in the second embodiment. Fig. 11d shows a detailed view of an edge rounding 1 in the second embodiment.
In dieser zweiten Ausführungsform weist die Kantenverrundung 1 eine Einbauchung auf, d.h. die Kantenverrundung 1 ist konkav so ausgeführt, dass sie die Wicklung 6 in der Senke der Konkavität aufnehmen kann. Hierdurch kann einer Verschiebung der Wcklung 6 gegenüber der Kantenverrundung 1 entgegengewirkt werden, die durch die Fliehkräfte bei einer Drehung des Polschuhs, z.B. auf dem Rotor eines Generators, auftreten kann. Durch die Geometrie der Kantenverrundung 1 wird die Wicklung 6 auch dann, falls sich die Wicklung 6 durch Wärme ausdehnt und lockerer um das Polpaket 4 angeordnet ist als im abgekühlten und gespannten Zustand, in der Senke der konkaven Fläche gehalten. In this second embodiment, the edge rounding 1 has an indentation, ie the edge rounding 1 is concave so that it can receive the winding 6 in the recess of the concavity. In this way, a displacement of the Wcklung 6 against the edge rounding 1 can be counteracted, which can occur by the centrifugal forces during rotation of the pole piece, for example on the rotor of a generator. Due to the geometry of the edge rounding 1, the winding 6 is held in the depression of the concave surface even if the winding 6 expands by heat and is arranged looser around the pole packet 4 than in the cooled and tensioned state.
Dahingegen würde auf einer geraden Fläche die Gefahr bestehen, dass die Wicklung 6, beispielsweise durch sich wiederholendes Ausweiten bei Erwärmung und Verengen bei Abkühlung bei gleichzeitig auftretenden Fliehkräften, nach und nach von dem Polpaket 4 herunter wandern würde. Diesem Fall kann durch die konkave Ausgestaltung der Kantenverrundung 1 entgegengewirkt werden. Dabei ergänzt sich diese Ausgestaltung mit dem Verkleben der Wicklung 6 gegenüber dem Polpaket 4 durch das klebende Isolati- onsmittel und die U-förmige Ausformung des Seitenstücks 5, welches durch seine ebenfalls konkave Ausgestaltung eine vergleichbare Wrkung an den Seiten des Polschuhs aufweist wie die zuvor beschriebene konkave Ausgestaltung der Kantenverrundung 1 an den Enden des Polschuhs. On the other hand, there would be the danger on a straight surface that the winding 6 would gradually move down from the pile packet 4, for example as a result of repeated widening during heating and narrowing during cooling with simultaneously occurring centrifugal forces. This case can be counteracted by the concave configuration of the edge rounding 1. This embodiment complements the gluing of the winding 6 with respect to the pole packet 4 by the adhesive insulating means and the U-shaped formation of the side piece 5, which, due to its likewise concave configuration, has a similar twist on the sides of the pole shoe as the one described above concave configuration of the edge rounding 1 at the ends of the pole piece.

Claims

A n s p r ü c h e Claims
1 . Polschuh, insbesondere eines Generators, mit 1 . Pole, in particular a generator, with
einem Polpaket (4), das geblecht ausgeführt ist,  a Polpaket (4), which is executed laminated
wenigstens einer Wicklung (6), die um das Polpaket (4) herum angeordnet ist, und einem Körper (7), der das geblechte Polpaket (4) in Längsrichtung (A) durchdringt und der mehrere quer gerichtete Eingriffsstellen, vorzugsweise höchstens drei quer gerichtete Eingriffsstellen, aufweist, in die jeweils ein Haltemittel (8) eingreifen kann, um den Polschuh auf einem Untergrund (9), insbesondere dem Rotor oder Stator eines Generators, zu befestigen.  at least one winding (6) which is arranged around the pile of poles (4) and a body (7) which penetrates the laminated pile (4) in the longitudinal direction (A) and the plurality of transverse engagement points, preferably at most three transversely directed Engaging points, in which in each case a holding means (8) can engage in order to fix the pole piece on a substrate (9), in particular the rotor or stator of a generator.
2. Polschuh nach Anspruch 1 , 2. Pole shoe according to claim 1,
wobei die höchstens drei Eingriffsstellen an den Enden und gegebenenfalls in der Mitte des Polpakets (4) vorgesehen sind.  wherein the maximum of three engagement points at the ends and optionally in the middle of Polpakets (4) are provided.
3. Polschuh nach Anspruch 1 oder 2, 3. pole piece according to claim 1 or 2,
wobei die höchstens drei Eingriffsstellen so vorgesehen sind, dass über die Flächen des Polschuhs zwischen den Eingriffsstellen Wärme von dem Polschuh an wenigstens einen Kühlbereich im Untergrund (9), insbesondere im Rotor oder Stator eines Generators, abgegeben werden kann.  wherein the at most three engagement points are provided so that over the surfaces of the pole piece between the engagement points heat from the pole piece to at least one cooling area in the substrate (9), in particular in the rotor or stator of a generator can be discharged.
4. Polschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Pole shoe according to one of claims 1 to 3,
wobei die Haltemittel (8) Schrauben, insbesondere der Stärke M24, sind.  wherein the holding means (8) screws, in particular the strength M24, are.
5. Polschuh, insbesondere eines Generators, mit 5. pole piece, in particular a generator, with
einem Polpaket (4), das geblecht ausgeführt ist,  a Polpaket (4), which is executed laminated
wenigstens einer Wicklung (6), die um das Polpaket (4) herum angeordnet ist, und einem Isolationsmittel, welches zwischen dem Polpaket (4) und der Wcklung (6) angeordnet ist,  at least one winding (6) which is arranged around the pole packet (4) and an insulation means which is arranged between the pole packet (4) and the winding (6),
wobei das Isolationsmittel eine Klebeverbindung zwischen dem Polpaket (4) und der Wicklung (6) erzeugt.  wherein the insulating means creates an adhesive bond between the pole piece (4) and the winding (6).
6. Polschuh nach Anspruch 5, 6. pole piece according to claim 5,
wobei das Isolationsmittel einen Faserverbundwerkstoff und/oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff aufweist. wherein the insulating means comprises a fiber composite material and / or a glass fiber reinforced plastic.
7. Polschuh nach Anspruch 6, 7. Pole shoe according to claim 6,
wobei der Faserverbundwerkstoff Meta-Aramidfasern aufweist.  wherein the fiber composite comprises meta-aramid fibers.
8. Polschuh, insbesondere eines Generators, mit 8. pole piece, in particular a generator, with
einem Polpaket (4), das geblecht ausgeführt ist,  a Polpaket (4), which is executed laminated
wenigstens einer Wicklung (6), die um das Polpaket (4) herum angeordnet ist, und wenigstens einem Endstück (1 ), das an wenigstens einem Ende des Polpakets (4) in dessen Längsrichtung (A) zwischen Polpaket (4) und Wcklung (6) vorgesehen ist, wobei das Endstück (1) abgerundete Kanten aufweist, um einen kantenfreien at least one winding (6), which is arranged around the pole packet (4), and at least one end piece (1), which at at least one end of the pole packet (4) in its longitudinal direction (A) between Polpaket (4) and Wcklung ( 6) is provided, wherein the end piece (1) has rounded edges to a edge-free
Übergang zwischen Endstück (1 ) und Polpaket (4) für die Wicklung zu schaffen. Transition between end piece (1) and Polpaket (4) to create the winding.
9. Polschuh nach Anspruch 8, 9. Pole shoe according to claim 8,
wobei das Endstück (1) und/oder ein Seitenstück (5) konkav, d.h. nach innen gewölbt, ausgebildet ist/sind, um die Wcklung (6) in der Senke der Konkavität aufzunehmen.  the end piece (1) and / or a side piece (5) being concave, i. curved inward, is / are to accommodate the Wcklung (6) in the sink of the concavity.
10. Polschuh nach Anspruch 8 oder 9, 10. Pole shoe according to claim 8 or 9,
wobei das Endstück (1) und/oder das Seitenstück (5) wenigstens eine hervorstehende Kante aufweist/aufweisen, die parallel zu der Wicklung (6) verläuft.  wherein the end piece (1) and / or the side piece (5) has / have at least one protruding edge which runs parallel to the winding (6).
1 1 . Polschuh nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 1 1. Pole shoe according to one of claims 8 to 10,
wobei das Endstück (1) auf einem Element (2) aufgesetzt auf dem Polpaket (4) vorgesehen wird.  wherein the end piece (1) on an element (2) mounted on the Polpaket (4) is provided.
12. Generator, mit 12. generator, with
einem Polschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche.  a pole piece according to any one of the preceding claims.
13. Windenergieanlage, mit 13. Wind turbine, with
einem Generator nach Anspruch 12.  a generator according to claim 12.
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