[go: up one dir, main page]

NL2001190C1 - Generator voor een direct aangedreven windturbine. - Google Patents

Generator voor een direct aangedreven windturbine. Download PDF

Info

Publication number
NL2001190C1
NL2001190C1 NL2001190A NL2001190A NL2001190C1 NL 2001190 C1 NL2001190 C1 NL 2001190C1 NL 2001190 A NL2001190 A NL 2001190A NL 2001190 A NL2001190 A NL 2001190A NL 2001190 C1 NL2001190 C1 NL 2001190C1
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
package
wind turbine
generator
rotor
cans
Prior art date
Application number
NL2001190A
Other languages
English (en)
Inventor
Hendrik Lambertus Lagerweij
Andre Heinz Pubanz
Aart Van Der Pol
Albert Waaijenberg
Original Assignee
Lagerwey Wind B V
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 Lagerwey Wind B V filed Critical Lagerwey Wind B V
Priority to NL2001190A priority Critical patent/NL2001190C1/nl
Priority to EP09701992.1A priority patent/EP2232066B1/en
Priority to PCT/NL2009/050011 priority patent/WO2009091248A2/en
Priority to PT97019921T priority patent/PT2232066T/pt
Priority to DK09701992.1T priority patent/DK2232066T3/en
Priority to ES09701992.1T priority patent/ES2663383T3/es
Application granted granted Critical
Publication of NL2001190C1 publication Critical patent/NL2001190C1/nl
Priority to US12/835,827 priority patent/US8384233B2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/20—Gearless transmission, i.e. direct-drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • 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
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • 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
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • F05B2220/7066—Application in combination with an electrical generator via a direct connection, i.e. a gearless transmission
    • 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
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • 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
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

Generator voor een direct aangedreven windturbine 5 De uitvinding heeft betrekking op een radiale flux generator van een direct aangedreven windturbine, die geschikt is om windenergie te converteren in elektrische energie die in het elektriciteitsnet wordt ingevoerd. De installatie omvat ondermeer een rotorblad dat is verbonden aan de as, een rotor van de generator die eveneens verbonden is aan de as, een gondel die de stator van de generator draagt en een ondersteuningsconstructie.
10
Achtergrondinformatie
Het direct aangedreven windturbine concept is algemeen bekend. Diverse uitvoeringen van dit concept zijn uitgewerkt in de ontwerpstudie NREL/SR-500-35524. Al deze uitvoeringen 15 maken gebruik van een generator met een statorblikpakket en een statorhuis dat is verbonden aan de gondel. The stator bevat ondermeer windingen en het blikpakket. De rotor kan ook winding omvatten of permanente magneten, beide opties kunnen gecombineerd zijn met een blikpakket. Het rotorblikpakket is eveneens verbonden aan een rotorhuis dat via diverse constructieve delen is bevestigd aan de rotorbladen. Voor de diverse typen 20 algemeen bekende generatoren refereren we aan: ‘Permanent Magnet Synchronous Motor for Industrial Inverter Applications', PhD thesis, Tanja Heikkila, Lappeenranta Univ. of Techn. In deze tekst kan de term omhulling zowel op het rotorhuis als op het statorhuis betrekking hebben of op allebei.
25 Nadelen
De bovengenoemde generatorconcepten benutten een omhulling om het blikpakket, welke omhulling ondermeer dient om het generatorkoppel op te nemen. De eigenschap van een direct drive wind turbine is dat het generatorkoppel vele malen hoger is dan dat van een windturbine met een tandwielkast. Het koppel ontstaat op de blikjes en dient naar de 30 bevestigingspunten van de generator geleid te worden in axiale richting. De blikjes zijn dunne plaatjes die op elkaar liggen en over elkaar kunnen schuiven zodat ze nauwelijks koppel kunnen doorgeven in axiale richting. Daarom zijn de blikjes bevestigd in het generatorhuis en geven ze de krachten door aan het cilindrische huis dat het koppel makkelijk kan transporteren. Dit betekent echter dat de blikjes goed verbonden dienen te zijn 2 aan de omhulling en dat de omhulling voldoende sterk dient te zijn om het hoge koppel op te nemen. Door deze eisen is de omhulling een zwaar en duur element.
De warmtegeleiding van het blikpakket naar buiten door de omhulling verloopt beter naarmate de omhulling een beter thermisch contact maakt met het blikpakket. Dit stelt 5 verdere eisen aan de fabricage van zowel omhulling als blikpakket. Zelfs indien het huis goed contact maakt vormt het nog steeds een thermische barrière voor de warmteafvoer naar de buitenlucht. Hoe slechter de koeling hoe lager de stromen door de windingen dienen te zijn om oververhitting te voorkomen.
De omhulling heeft ook nog een belangrijke beschermende functie tegen corrosie van het 10 blikpakket. Het blik is namelijk uitermate corrosief en met name in de buitenlucht en zeker nabij de zee is goede bescherming vereist. Concluderend is het generatorhuis voor de hedendaagse windturbines een vereiste maar is het tegelijkertijd en groot zwaar en duur onderdeel.
15 Doel van de uitvinding
Het doel van de uitvinding is de genoemde nadelen te vermijden. Een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding realiseert dit doel door de structurele samenhang van de blikjes te verbeteren waardoor de blikjes constructieve functie van het huis overnemen. Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm leidt het blikpakket met andere elementen het koppel naar de 20 bevestigingspunten van de generator of naar de voor- of achterplaat.
De blikjes van de stator van een conventionele radiale flux generator ondervinden een tangentiële kracht die wordt doorgegeven aan het huis. De tangentiële krachten van alle stator blikjes leiden tot het koppel op het huis dat door het huis in axiale richting naar de bevestigingspunten geleid wordt. Echter zal bij een generator volgens de uitvinding het huis 25 ontbreken en zullen de blikjes essentieel zijn voor het doorleiden van het koppel in axiale richting. Essentieel betekent dat als de blikjes worden verwijderd dat de overblijvende constructie plastisch zal vervormen als de generator het maximale koppel zou leveren.
Volgens een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding gaat tenminste 10% en in het bijzonder tenminste 40% en meer in het bijzonder tenminste 75% en bij voorkeur bijna 100% 30 van het koppel door het blikpakket in axiale richting naar de bevestigingspunten van de generator. Volgens een bijzondere uitvoering volgens de uitvinding is het blikpakket aan elkaar gelast. Ook kunnen helische of axiale platen of stangen op het blikpakket worden gelast. Men dient te begrijpen dat met axiaal transport van koppel door het blikpakket ook bedoeld wordt het transport door elementen die op het blikpakket zijn gelast of door de 35 lasverbindingen zelf, zodat ook dergelijke uitvoeringsvormen onder de uitvinding vallen.
3
Volgens de expert in het vak is het generatorhuis onmisbaar als constructief element en zal het blikpakket bovendien direct corroderen zonder het huis. Daardoor verwerpt de expert de optie om het huis weg te laten onmiddellijk. Experimenten en analyses hebben echter aangetoond dat de corrosie van het laminaat te vermijden is met bepaalde coatings 5 en dat het ijzerpakket de constructieve functie van het ijzerpakket kan overnemen.
Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding worden de blikpakketjes direct blootgesteld aan de buitenlucht, waarbij onder het woord direct dient te worden verstaan dat er geen separate metalen bedekking het blikpakket beschermt. Als het laminaat wordt beschermd met een coating valt dit onder direct blootgesteld.
10 De stator van de radiale flux generator kan zich aan zowel de binnenzijde als de buitenzijde van de rotor bevinden. In beide gevallen kunnen zowel de rotor als de stator een blikpakket omvatten dat niet is voorzien van een huis. Al deze configuraties zijn uitvoeringen volgens de uitvinding zodra of de stator of de rotor een blikpakket omvat dat niet voorzien is van een huis en waarbij het blikpakket essentieel is voor het koppeltransport in axiale 15 richting.
Verder voordeel ontstaat door toepassing van permanente magneten. Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding zijn de permanente magneten op of in het blikpakket bevestigd waarbij het blikpakket essentieel is voor het transport van het koppel in axiale richting. Een bijzondere variant van deze voorkeursuitvoering is die waarbij de permanente 20 magneten in de rotor zijn toegepast.
Een voorkeursuitvoering van de uitvinding is die waarbij de warmte die de generator ontwikkelt passief wordt afgevoerd en een actief koelingsysteem niet nodig is. Dit is men name van belang voor offshore turbines waarbij het vermijden van actieve koeling voordelig is omdat dit de beschikbaarheid van de turbine ten goede komt.
25 Een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding is die waarbij de buitencontour of de binnencontour van een doorsnede van het blikpakket loodrecht op de axiale richting vergroot is met meer dan een factor 1.5 en in het bijzonder met meer dan een factor 3 en meer in het bijzonder met meer dan een factor 5 ten opzichte van de kleinste cirkel in die het betreffende blikpakket volledig omvat. Het voordeel van deze uitvoering is dat het blikpakket beter koelt 30 door het grotere koeloppervlak zodat de generator een hoger maximaal koppel kan leveren zonder oververhit te raken.
Verder voordeel ontstaat als de blikjes in axiale richting worden samengedrukt met een kracht die tenminste een factor 1 en in het bijzonder een factor 2 en meer in het bijzonder een factor 6 groter is dan de verhouding van het maximale bedrijfskoppel Tmax en 35 de straal van de air gap rairgap.
4
Een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding is die waarbij de buitenzijde van het blikpakket is voorzien van een anti corrosie laag. Een dergelijke laag kan elke bekende laag zijn om corrosie te vermijden zoals bijvoorbeeld poeder coating, gespoten lak, galvaniseren, het wikkelen van een tape of metaalstrook, het vastsmelten van een laag of het vacuüm 5 zuigen van een omhullende zak tegen het blikpakket en vervolgens verbinden. De laag kan ook een teerlaag zijn of tectyl of van epoxy of kan bij de productie van de generator in een vacuümtank worden aangebracht. De anticorrosieve laag is bij voorkeur niet dikker dan 5 mm, in het bijzonder niet dikker dan 3 mm en meer in het bijzonder niet dikker dan 1 mm en bij voorkeur niet dikker dan 0.3mm.
10 Verder voordeel ontstaat bij toepassing van de uitvinding op horizontale as windturbine met een rotordiameter van meer dan 30m en in het bijzonder meer dan 80m en meer in het bijzonder van meer dan 120m. Onderzoek heeft uitgewezen dat de koelings vereisten van direct aangedreven windturbines toenemen met toenemende diameter. Het vermogen van een turbine neemt toe met het kwadraat van de diameter terwijl het toerental 15 proportioneel met de diameter daalt. Het gevolg is dat het rotorkoppel toeneemt met de derde macht van de diameter. In eerste orde benadering is de warmte die een generator ontwikkelt evenredig met het kwadraat van het koppel en neemt de warmteproductie sneller toe dan het vermogen. Concluderend is de toepassing van de uitvinding toenemend van belang met toenemende diameter. Diverse turbines volgens de stand der techniek van meer 20 dan 50m diameter hebben actieve koeling nodig. Met dezelfde argumenten volgt dat extra voordeel ontstaat bij toepassing van de uitvinding op turbines met een nominaal vermogen van meer dan 250 kW en in het bijzonder van meer dan 2 MW en meer in het bijzonder van meer dan 5 MW.
Volgens een voorbeeld volgens de uitvinding koelt de generator goed indien het 25 blikpakket is voorzien van separate koelvinnen. Deze koelvinnen kunnen bevestigd zijn met alle bekende bevestigingsmethoden zoals door lassen, met een klikverbinding, met een zwaluwstraat, middels verlijming etc. Een voordelige uitvoeringsvorm is die waarbij de koelvinnen zijn vervaardigd door middel van extrusie van een legering die aluminium bevat.
Verder voordeel wordt bereikt door trekelementen zoals trekstangen door openingen 30 in het laminaat aan te brengen en in het bijzonder als deze trekelementen de voorplaat en achterplaat van de generator verbinden door gaten in het blikpakket en meer in het bijzonder wanneer deze trekelementen voorspanbouten zijn met een passing met het blikpakket. Het voordeel van een pasverbinding is dat de generator geproduceerd kan worden door de blikjes op de voorspanbouten te stapelen en direct de juiste geometrie ontstaat. Dan kunnen 35 de bouten bij de fabricage van de generator gepositioneerd zijn door ze te verbinden met de voorplaat of de achterplaat.
5
Verder voordeel ontstaat door koelkanalen aan te brengen in openingen in het laminaat zodat warmte kan worden afgevoerd.
Figuren 5 De onderstaande figuren tonen voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding.
Fig. 1 Windturbine volgens de uitvinding.
Fig. 2 Windturbine volgens de uitvinding.
Fig. 3 Doorsnede l-l van figure 1.
Fig. 4 Doorsnede stator blikpakket.
10 Figuren 1 en 2 tonen een windturbine 1 met rotor bladen 2, een toren 3 en een gondel 4. De stator van de generator omvat een voorplaat 7, een achterplaat 16 en windingen 14 om het blikjes 17. De blikjes 17 worden bijeen gehouden met bouten 20. Volgens de uitvinding is een cilindrisch stalen huis rondom het statorblikpakket niet aanwezig, evenmin is een huis voor de rotor aanwezig. De rotor van de generator heeft een voorplaat 8 en een achterplaat 15 10 met daartussen blikjes 19 die zijn verbonden met bouten 5. De blikjes 18 zijn hoger dan blikjes 19 om de constructie te versterken of/en om te dienen als drager richting lager 6. In bepaalde uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zijn de blikjes 19 vervangen door een plaat die bijvoorbeeld van massief staal is.
In figuur 1 is de verbinding tussen de blikjes 19 en het lager 6 gerealiseerd met element 22 20 en holle as 21. In figuur 2 is de eindplaat van de stator verstevigd met element 11. De rotor is verstevigd met element 12 dat de eindplaat 9 met het lager 6 verbindt. Figuur 2 toont eveneens een versterkend element 13 tussen blikjes 19 en het lager 6.
Figuur 3 toont doorsnede l-l uit figuur 1. De rotor omvat permanente magneten 30 en blikjes 19. De blikjes van de rotor en de stator hebben respectievelijk gaten 31 en 37 of gaten 32 25 met een opening waardoor de bouten 5 of 20 steken. De blikjes 17 zijn voorzien van koelvinnen 39 en kunnen als geheel uit een plaat worden gestanst. Blikjes 19 zijn voorzien van separate koelelementen 33 met koelvinnen 34. De separate koelelementen 33 kunnen bestaan uit geëxtrudeerd aluminium en kunnen zijn bevestigd met een zwaluwstaart 35. Vanzelfsprekend is een andere voorkeursuitvoering volgens de uitvinding die waarbij de 30 separate koelelementen op de statorblikjes 17 zijn toegepast en/of de zijn de rotorblikjes één geheel met koelvinnen. Figuur 3 toont 3 blikjes 17 waarvan 1 blikje volledig is getoond en twee slechts zijn getoond tot scheidingslijn 36. De blikjes sluiten op elkaar op aansluitranden 41. De aansluitranden kunnen samenvallen met een boutpositie. Om de sterkte van het blikpakket te vergroten kan elke volgende laag blikjes een of meer boutposities verschoven 35 zijn, zodat de aansluitranden 41 tussen verschillende lagen niet samenvallen. Het blikpakket kan verder versterkt zijn door bijvoorbeeld op posities 38 de blikjes in axiale richting aan 6 elkaar te lassen. In de uitsparingen 46 liggen in werkelijkheid de windingen die niet zijn getoond in de figuur. De bouten 20 passen in de gaten 37 die zijn aangebracht in uitstulpingen 40 van de blikjes. De bouten kunnen de blikjes tussen de voorplaat en achterplaat samendrukken zodat het blikpakket met de voor- en achterplaat een sterk 5 geheel vormt.
Figuur 4 toont een doorsnede van het statorblikpakket van de generator. De blikjes 17 van de stator worden omsloten door de kleinste cirkel 46. Deze cirkel is de referentie voor zowel de binnencontour en buitencontour om te bepalen of de blikjes wat betreft koeloppervlak al dan niet zijn vormgegeven volgens de uitvinding. Bij de bepaling van de lengte van de 10 binnen- of buitencontouren dienen de aansluitranden 41 niet te worden meegerekend.
Het aantal blikjes dat is getekend in figuren 1 en 2 is minder dan in de praktijk ter verduidelijking van de tekening. In werkelijkheid is de dikte van een blikje in de orde van één tot enkele millimeters. Ook zijn de generatoren in figuren 1 en 2 relatief groot getekend met name ten opzichte van de rotorbladen.
15
De expert in het betreffende vakgebied zal begrijpen dat een turbine zoals genoemd in de tekst zowel een verticale als een horizontale as turbine kan zijn waarbij deze termen typeaanduidingen zijn die losstaan van de precieze oriëntatie van de as. Verder hebben de conclusies betrekking op alle bekende windturbinegeneratoren zoals zonder beperking 20 generatoren met koperen windingen in de stator, dubbelzijdige generatoren met zowel een rotor aan de binnenzijde als aan de buitenzijde van de stator of met zowel een stator aan de binnenzijde als aan de buitenzijde van de rotor, generatoren die gebruik maken van supergeleiding of hoge temperatuur supergeleiding. Voor een supergeleidende generator is het van voordeel dat de massa van de generator en daarmee de warmtecapaciteit lager is 25 als het blikpakket de constructieve functie van het generatorhuis overneemt en dit huis vervalt. Voor de expert is het verder triviaal dat bij de fabricage van de blikpakketten de blikjes van een rol direct helisch op elkaar kunnen worden gewikkeld. Daarbij kunnen de bouten als pasverbinding dienen. Deze octrooiaanvrage omvat fysische verklaringen voor bepaalde fenomenen. Men dient te begrijpen dat de juistheid van deze verklaringen geen 30 invloed heeft op de geldigheid van de bijgevoegde conclusies. De referenties in de tekst dienen te worden geïnterpreteerd alsof ze in hun geheel zijn opgenomen in deze tekst. De tekst en de figuren beschrijven voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding en het dient te worden begrepen dat de uitvinding niet beperkt is tot deze precieze uitvoeringsvormen en dat afwijkingen hiervan die vallen onder de bijgevoegde conclusies onder de uitvinding 35 vallen.

Claims (13)

1. Direct aangedreven windturbine (1) omvattende een blad (2), een toren (3), een hoofdas (21) en een radiale flux generator die gekoppeld is aan het elektriciteitsnet en een blikpakket (17,18,19) omvat, met het kenmerk dat genoemd blikpakket (17, 18,19) essentieel is voor de doorvoer van het koppel in axiale richting.
2. Windturbine volgens conclusie 1 met het kenmerk dat een blikpakket (17,18,19) tenminste 10% en in het bijzonder tenminste 40% en meer in het bijzonder tenminste 75% en bij voorkeur vrijwel 100% van het koppel in axiale richting doorvoert.
3. Direct aangedreven windturbine (1) omvattende een blad (2), een toren (3), een 15 hoofdas (21) en een radiale flux generator die gekoppeld is aan het elektriciteitsnet en een blikpakket (17,18,19) omvat, met het kenmerk dat genoemd blikpakket (17,18, 19) direct is blootgesteld aan de buitenlucht.
4. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies waarbij de stator zich aan de 20 buitenzijde bevindt van de rotor.
5. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat de rotor is voorzien van permanente magneten.
6. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat dit een offshore turbine betreft en in het bijzonder dat de koeling van de generator in hoofdzaak passief is.
7. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat het 30 blikpakket voorzien is van koelvinnen die het koeloppervlak vergroten met tenminste een factor 1.5, in het bijzonder met tenminste een factor 3 en meer in het bijzonder met tenminste een factor 5.
8. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat een 35 trekverbinding een blikpakket in axiale richting samendrukt met een kracht groter dan 1 maal, in het bijzonder groter dan 2 maal en meer in het bijzonder groter dan 6 maal de verhouding is tussen het maximale bedrijfskoppel Tmax en de straal van de airgap rairgap.
9. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies waarbij de afstand tussen het 5 blikpakket en de buitenlucht minder is dan 5mm, in het bijzonder minder dan 3 mm en meer in het bijzonder minder dan 1mm en bij voorkeur minder dan 0.3mm.
10. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies van het type horizontale as met een rotordiameter groter dan 30 meter in het bijzonder meer dan 80 meter en meer in 10 het bijzonder meer dan 120 meter.
11. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies met separate koelvinnen bevestigd op het blikpakket en in het bijzonder waarbij deze vinnen vervaardigd zijn middels extrusie van een aluminium bevattende legering. 15
12. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies waarbij door het blikpakket trekstangen lopen en in het bijzonder dat deze trekstangen een voor en een achterplaat met daartussen het blikpakket verbinden en meer in het bijzonder dat deze trekstangen een passing vormen met de gaten in het blikpakket. 20
13. Windturbine volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat het blikpakket is voorzien van inwendige koelleidingen. 25
NL2001190A 2008-01-16 2008-01-16 Generator voor een direct aangedreven windturbine. NL2001190C1 (nl)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2001190A NL2001190C1 (nl) 2008-01-16 2008-01-16 Generator voor een direct aangedreven windturbine.
EP09701992.1A EP2232066B1 (en) 2008-01-16 2009-01-15 Generator for direct drive wind turbine
PCT/NL2009/050011 WO2009091248A2 (en) 2008-01-16 2009-01-15 Generator for direct drive wind turbine
PT97019921T PT2232066T (pt) 2008-01-16 2009-01-15 Gerador para turbina eólica de acionamento direto
DK09701992.1T DK2232066T3 (en) 2008-01-16 2009-01-15 Generator for a direct powered wind turbine
ES09701992.1T ES2663383T3 (es) 2008-01-16 2009-01-15 Generador para turbina eólica de accionamiento directo
US12/835,827 US8384233B2 (en) 2008-01-16 2010-07-14 Generator for direct drive wind turbine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2001190 2008-01-16
NL2001190A NL2001190C1 (nl) 2008-01-16 2008-01-16 Generator voor een direct aangedreven windturbine.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2001190C1 true NL2001190C1 (nl) 2009-07-20

Family

ID=40885828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2001190A NL2001190C1 (nl) 2008-01-16 2008-01-16 Generator voor een direct aangedreven windturbine.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8384233B2 (nl)
EP (1) EP2232066B1 (nl)
DK (1) DK2232066T3 (nl)
ES (1) ES2663383T3 (nl)
NL (1) NL2001190C1 (nl)
PT (1) PT2232066T (nl)
WO (1) WO2009091248A2 (nl)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2461285B (en) * 2008-06-26 2012-07-25 Converteam Technology Ltd Vertical axis wind turbines
NL1036821C2 (en) * 2009-03-19 2010-09-21 Darwind Holding B V A wind turbine and a direct-drive generator.
NL1036733C2 (en) 2009-03-19 2010-09-21 Darwind Holding B V A wind turbine and a direct-drive generator.
KR101123345B1 (ko) * 2009-06-04 2012-03-23 유니슨 주식회사 전방 배치형 발전기를 갖는 풍력발전기
DK2333933T3 (en) 2009-12-08 2016-05-17 Siemens Ag A device for compensating a non-uniform air gap in an electric machine
EP2333934B1 (en) * 2009-12-08 2016-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement to ensure an air gap in an electric machine
NL2003925C2 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Lagerwey Wind B V Main bearing for a wind turbine.
EP2403108A1 (en) * 2010-06-29 2012-01-04 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine generator and method of assembly of a wind turbine generator
DK2445087T3 (da) * 2010-10-13 2013-01-21 Siemens Ag En generator, især til en vindmølle
EP2451047A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Water cooled electric machine
SG190413A1 (en) 2010-12-08 2013-06-28 Prototus Ltd Electromagnetic generator and method of using same
ITMI20110378A1 (it) * 2011-03-10 2012-09-11 Wilic Sarl Macchina elettrica rotante per aerogeneratore
ITMI20110374A1 (it) * 2011-03-10 2012-09-11 Wilic Sarl Turbina eolica
EP2568168A1 (en) * 2011-09-08 2013-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Direct-drive wind turbine
EP2578872B1 (en) * 2011-10-04 2018-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Generator
US9461508B2 (en) 2012-05-30 2016-10-04 Prototus, Ltd. Electromagnetic generator transformer
FR2996379B1 (fr) * 2012-10-01 2014-10-17 Ddis Generateur electrique a multiples machines electriques
ES2482040B1 (es) * 2013-01-31 2015-08-14 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Disposición constructiva de un rotor de imanes permanentes de un generador
WO2014173808A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-30 youWINenergy GmbH Wind turbine architecture
US20150017016A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Haynie Prince Beall Direct drive wind turbine
US10250105B2 (en) 2013-07-12 2019-04-02 Schaeffler Technologies Ag & Co., Kf Electric machine
DK2854256T3 (en) * 2013-09-26 2017-09-11 Siemens Ag Polar unit and stator assembly for a wind turbine generator and methods for manufacturing them
EP2958215B1 (en) 2014-06-18 2018-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Generator armature
WO2017184106A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-26 Star Wind Turbines, Llc High torque, low rpm horizontal axis wind turbine
DE102016217173A1 (de) * 2016-09-09 2018-03-15 Wobben Properties Gmbh Segmentblech für ein Statorblechpaket, Statorblechpaket, sowie Generator und Windenergieanlage mit selbigen
DE102018109158A1 (de) * 2018-04-17 2019-10-17 Wobben Properties Gmbh Generator einer Windenergieanlage und Windenergieanlage mit selbigem
WO2020129938A1 (ja) * 2018-12-17 2020-06-25 日本製鉄株式会社 積層コア、コアブロック、回転電機およびコアブロックの製造方法
WO2020259780A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 Vestas Wind Systems A/S Generator rotor assembly for power generator of a wind turbine
EP3796523A1 (de) * 2019-09-19 2021-03-24 Wobben Properties GmbH Statorring für einen elektrischen generator und elektrischer generator mit einem solchen statorring
DE102019220197A1 (de) * 2019-12-19 2021-06-24 Thyssenkrupp Ag Maschinenstrang für Windkraftanlagen, Windkraftanlage
US11293410B1 (en) 2021-07-28 2022-04-05 Breezy Wind Turbines LLC Direct drive wind turbine
DE102023208355A1 (de) 2023-08-31 2025-03-06 Siemens Mobility GmbH Optimierte elektrische Maschine zum Antrieb eines Schienenfahrzeugs

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1550471A (nl) * 1967-11-16 1968-12-20
JPS58192453A (ja) * 1982-04-30 1983-11-09 Okuma Mach Works Ltd 電動機
SE9901919L (sv) * 1999-05-27 2000-11-28 Abb Ab Kylning av roterande elektriska maskiner för hög spänning
NL1013129C2 (nl) * 1999-09-24 2001-03-27 Lagerwey Windturbine B V Windmolen.
DE10124268B4 (de) * 2001-05-18 2006-02-09 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Generatorkühlung
ITBZ20010043A1 (it) * 2001-09-13 2003-03-13 High Technology Invest Bv Generatore elettrico azionato da energia eolica.
CA2460479C (en) * 2001-09-17 2008-02-26 Clean Current Power Systems Inc. Underwater ducted turbine
GB0208565D0 (en) * 2002-04-13 2002-05-22 Rolls Royce Plc A compact electrical machine
US7042109B2 (en) * 2002-08-30 2006-05-09 Gabrys Christopher W Wind turbine
DE10242707B3 (de) * 2002-09-13 2004-04-15 Aerodyn Engineering Gmbh Windenergieanlge mit konzentrischer Getriebe/Generator-Anordnung
JP2005539474A (ja) * 2002-09-18 2005-12-22 エンイーゲイ ミコン コントロール システムス エー／エス ロータ極芯数よりも多いステータ極芯数を有する電動モータ／発電機
US6975045B2 (en) * 2004-03-02 2005-12-13 Mag Power Japan Kabushiki Kaisha Wind power generating system
US7154192B2 (en) * 2004-09-27 2006-12-26 General Electric Company Electrical machine with double-sided lamination stack
US7839048B2 (en) * 2004-09-27 2010-11-23 General Electric Company Electrical machine with double-sided stator
US20060284511A1 (en) * 2005-06-21 2006-12-21 Evon Steve T Enhanced electrical machine cooling
DE102006014498A1 (de) * 2006-03-29 2007-10-04 Robert Bosch Gmbh Stator für eine elektrische Maschine
BRPI0713121A2 (pt) * 2006-06-08 2012-04-17 Exro Technologies Inc aparelho de gerador de multi-bobinas polifásico
US7528497B2 (en) * 2006-07-11 2009-05-05 Hamilton Sundstrand Corporation Wind-turbine with load-carrying skin
CN101657635B (zh) * 2007-03-23 2012-11-21 维斯塔斯风力系统有限公司 用一个或一个以上的永磁体（pm）转子建立风力涡轮发电机的方法、风力涡轮机机舱以及风力涡轮机
ES2387221T3 (es) * 2007-03-23 2012-09-18 Vestas Wind Systems A/S Procedimiento para estimar el nivel de magnetización de uno o más imanes permanentes situados en uno o más rotores de imanes permanentes de un generador de turbina eólica y de una turbina eólica
AU2008315236B2 (en) * 2007-10-23 2011-06-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator
IT1390758B1 (it) * 2008-07-23 2011-09-23 Rolic Invest Sarl Generatore eolico

Also Published As

Publication number Publication date
US8384233B2 (en) 2013-02-26
EP2232066A2 (en) 2010-09-29
DK2232066T3 (en) 2018-03-19
WO2009091248A2 (en) 2009-07-23
ES2663383T3 (es) 2018-04-12
US20110001320A1 (en) 2011-01-06
WO2009091248A3 (en) 2010-01-28
EP2232066B1 (en) 2017-12-20
PT2232066T (pt) 2018-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2001190C1 (nl) Generator voor een direct aangedreven windturbine.
EP2066005B1 (en) Stator and stator tooth modules for electrical machines
US6921243B2 (en) Device for producing electric current from wind energy
US7679249B2 (en) Contra rotating generator
EP1641102B1 (en) Electrical machine with double-sided lamination stack
US7154193B2 (en) Electrical machine with double-sided stator
Stander et al. Review of direct‐drive radial flux wind turbine generator mechanical design
EP2109208A1 (en) Stator arrangement, generator and wind turbine
US9450459B2 (en) Pole shoe arrangement for a machine element of an electrical machine
US8772988B2 (en) Stator structure for electric machine
CN110771012A (zh) 旋转电机的定子以及旋转电机
EP3903409A1 (en) Axial flux machine and method for the manufacturing thereof
WO2021055912A1 (en) Composite rotor for flywheel energy storage system
US20190020248A1 (en) Rotor for an Asynchronous Machine
US10505426B2 (en) Dynamo-electric machine
EP2730008B1 (en) Laminated rotor machining enhancement
US20210088117A1 (en) Rotor Hub for Flywheel Energy Storage System
CN109639035B (zh) 基于双层转子结构的电机及双层储能飞轮
ITRM950023A1 (it) Macchina elettrica a flusso assiale, utilizzabile con propulsore elettrico e generatore di energia elettrica.
CN110943575A (zh) 一种安装于旋转物体的供电系统
EP2409380B1 (en) A wind turbine and a direct-drive generator
US11303186B2 (en) Stator cooling for flywheel energy storage system
EP3611372A1 (en) Nacelle for a wind turbine installation, wind turbine installation with the nacelle and method to assemble the wind turbine installation
EP4068574A1 (en) Finger plate element and stator for an electric machine, wind turbine, and method for manufacturing a finger plate element
EP4521610A1 (en) Wind turbine generator and wind turbine comprising such a generator

Legal Events

Date Code Title Description
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20120801