WO2011006809A2 - Segmentierter ständer für eine dynamoelektrische maschine - Google Patents

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segments
stator
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Siemens AG
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • Segmented stator for a dynamoelectric machine The invention relates to a segment for an annular
  • Stator of a dynamoelectric machine The invention is used in particular for very large electrical machines.
  • generators for wind turbines, tidal power plants, ring motors or drives of construction machinery such as excavators are called.
  • gearless wind turbines become competitive as compared to systems where a mechanical gearbox is interposed between the wind-driven rotor blades and a synchronous generator.
  • the main advantage of such a gearless design is that in comparison to wind turbines with a gearbox, it is much easier to set up. By saving the gearbox less rotating machine components are needed.
  • Generators for gearless wind turbines are often designed with an annular rotor with a hollow shaft.
  • Such an electric machine is known, for example, from WO 2006/032969 A2.
  • This document discloses a stator which is divided into several segments in the peripheral device. Each stator segment includes a dovetailed profile which engages a window of a stator ring. Thus, each of these sectors in the axial direction extendable without the entire stator must be removed.
  • the invention has for its object to simplify transport and installation of large electrical machines.
  • the segment comprises a substantially circular arc-shaped cross-section
  • stator can be supplemented by adding one or more further segments to the stator
  • the closed ring shape of the stator can be canceled by separating the segments from each other and
  • the segment for each phase of a three-phase system at least one closed within the segment first coil which can be energized independently of other coils of the other segments for generating a first pole pair of a rotating field with a three-phase current.
  • the segment according to the invention has a circular arc-shaped cross section, ie, it represents a partial ring of the annular stator. Connecting the segment with at least one further segment of the same or similar design, the partial rings of the individual segments complement each other to form a solid ring.
  • the said stator is thus separable. Its hollow cylindrical shape can be separated in the circumferential direction, so that, for example, even individual defective segments of the assembled dynamoelectric machine can be removed for maintenance or repair purposes.
  • each segment per phase (U, V, W) of a three-phase system comprises at least one first coil closed within the segment.
  • a rotating field can be generated with each segment.
  • the coils of the individual segments can be powered completely independently of each other.
  • the assembly of the electric machine is significantly simplified. There is no need to realize electrical connections between the coils of the various segments. An electrical bridging of the individual segment boundaries is not required.
  • a connection of the individual coils across the segment boundaries would require that the coils used for this purpose after the actual impregnation process of the winding of the dynamoelectric machine still have to be subsequently isolated during assembly by hand.
  • half coils are soldered together at the segment boundaries after assembly, in comparison to the teaching proposed here according to the invention a much higher assembly costs.
  • a subsequent separation of the segments as the solution of the invention allows in a very simple manner, not destructive feasible.
  • the single segment can be mounted as a closed functional element and dismantled for repair or maintenance purposes. Instead of a complete stator, a single segment can be retained as a spare part for a dynamoelectric machine.
  • the electric machine according to the invention may be both a generator and a motor.
  • the segmentation of the stator according to the invention is particularly for very large bore diameters, regardless of whether the machine is intended primarily for the motor or generator use.
  • Edge effects at the boundaries of the segments to which the other segments must be added to produce the complete annular stator, can be reduced in an advantageous embodiment of the invention in that the segment for each phase of the three-phase system has at least one closed within the segment second coil, which are energized independently of the other coils of the other segments for generating a second pole pair of the rotating field with the three-phase current. Since the coils of the segment do not extend beyond the segment boundaries, edge effects are inevitable to some extent with respect to magnetic field distribution. However, these edge effects are reduced with the number of coils provided per segment and phase.
  • the expediently designed as a circumferential winding windings of the coils are arranged in an advantageous embodiment of the invention as a floor winding, so that the Lei Overlay the three coils of a pole pair in the winding heads.
  • phase assignment of a conductor located outside in the region of the winding heads in the radial direction alternates between the coils of the segment.
  • tier winding is formed as a single-layer tier winding.
  • the coils form coil groups, that is to say that for each phase of the three-phase system and each pole pair, the segment has at least two coils arranged concentrically with one another.
  • each segment would span an arc of 180 0 C.
  • a dynamoelectric machine is conceivable and summarized by the invention, in which more than two segments to produce the annular stator must be joined together.
  • a dynamoelectric machine is formed with at least two segments of one of the previously described embodiments as a directly driven generator for a wind turbine or a tidal power plant.
  • Such generators require a high volume of construction in order to provide a high electrical power due to the low speeds that can be generated with the described drive forces.
  • an electrodynamic see segmented stator machine according to an embodiment of the invention in many other applications that require a large torque and thus a large machine diameter.
  • a wind turbine with a dynamoelectric machine whose stator is made of individual partial ring-shaped segments of one of the previously described embodiments, can very easily be mounted at its later place of use.
  • the individual segments of the stator can be much better compared to a complete dynamoelectric machine Construction site eg across the street, to be transported.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a segment according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a 3-dimensional view of a segment according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a wind power plant with an electric machine and a stator designed according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a segment 8 according to an embodiment of the invention.
  • the segment 8 comprises a circular arc-shaped cross-section, which however can not be seen in FIG. 1 due to the selected form of representation.
  • the segment 8 biases such a semicircle that it can be combined with another segment to form an annular stator, which has a hollow cylindrical shape viewed three-dimensionally.
  • the segment 8 comprises grooves in which coils 1-6 are arranged to produce a rotating field. These coils 1-6 are arranged in the form of a tier winding. So it is on a left segment boundary 12 a first coil 1 for the phase U, which partially overlaps in the region of the winding heads with a first coil 2 for the phase V and a first coil 3 for the phase W.
  • the winding head of the first coil 1 for the phase U is in this case, as is apparent from the selected representation, however, cranked in the radially outwardly facing region of the stator.
  • the first coil 2 of the phase V is also bent outwardly viewed in the radial direction - but with a smaller angle of cranking than the first coil 1 of the phase U.
  • the first coil 3 of the phase V is carried out un-cranked. This has the consequence that the winding head of the first coil 1 of the phase U is above the winding head of the first coil 2 of the phase W, the latter in turn being arranged above the winding head of the first coil 3 of the phase V.
  • the segment 8 also comprises for each phase U, V, W of the three-phase system a second coil 4, 5, 6 and a third coil, wherein the third coils are not provided with reference symbols and are arranged on a right-hand segment boundary 13.
  • the second coils 4, 5, 6 are connected in series with the first coils 1, 2, 3, respectively.
  • the alternating phase assignment of the coils minimizes differences in the dispersion and resistance of the three phases U, V, W.
  • the illustrated segment 8 has all the necessary phase connections U, V, W and, moreover, a connection point N for the neutral. Segment 8 can be powered completely self-sufficient. A power supply across the segment boundaries is not required. To produce a complete stator, simply another segment 8 of the type shown can be added to the segment boundaries of the illustrated segment 8. This additional segment can also be powered by the segment 8 shown here. Should one of the segments have a defect, this is interchangeable independently of the other functional segments of the stator. In addition, the stator of the dynamoelectric machine in the disassembled state much easier to transport, since the decomposed stator occupies much less volume than the mounted stator. Its hollow cylindrical shape can be canceled by disassembly into the individual segments.
  • FIG. 2 shows a three-dimensional view of a segment 8 according to a further embodiment of the invention.
  • the coils of the individual phases in the area of the winding heads 7 lie one above the other. It is therefore also a tier winding, which is realized in that the winding heads 7 are bent some coils.
  • one groove per pole and strand is provided in the segment 8 shown in FIG. 1.
  • three grooves per pole and strand are provided in the embodiment of the segment 8 according to FIG 2.
  • a coil group is formed by three concentrically arranged coils 9,10,11. Again, the differences in scattering and resistance for the three phases U, V, W are minimized by alternating the assignment of the outer coil group to the phases.
  • the winding is designed as a single-layer stacked winding. This means that exactly one conductor is arranged in each groove and that the winding heads 7 of the coils or coil groups are stacked on top of each other.
  • FIG. 3 shows a wind power plant with an electric machine 14 and a wind turbine according to an embodiment of the invention.
  • the electric machine 14 is designed as a hollow shaft generator.
  • a gearbox has been dispensed with, so that the stator of the dynamoelectric machine 14 has a very large diameter.
  • the stator is segmented, so that it can be mounted by joining the individual segments at the later site. Due to the advantageous embodiment of these segments, which is an embodiment according to the present invention, the assembly of the hollow shaft generator designed comparatively easy. An electrical connection of the individual segments with each other is for

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Segment (8) für einen ringförmigen Stator einer dynamoelektrischen Maschine (14). Transport und Montage einer derartigen Maschine (14) werden dadurch vereinfacht, dass das Segment (8) einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt umfasst, durch Anfügen eines oder mehrerer weiterer Segmente zu dem Stator ergänzt werden kann, die geschlossene Ringform des Stators durch Trennen der Segmente (8) voneinander aufhebbar ist und - das Segment (8) für jede Phase eines Drehstromsystems mindestens eine innerhalb des Segmentes geschlossene erste Spule (1,2,3) aufweist, die unabhängig von weiteren Spulen der weiteren Segmente zur Erzeugung eines ersten Polpaares eines Drehfeldes mit einem Drehstrom bestrombar sind.

Description

Beschreibung
Segmentierter Ständer für eine dynamoelektrische Maschine Die Erfindung betrifft ein Segment für einen ringförmigen
Stator einer dynamoelektrischen Maschine. Die Erfindung kommt insbesondere bei sehr großen elektrischen Maschinen zum Einsatz. Als Beispiel für derartige Maschinen seien Generatoren für Windkraftanlagen, Gezeitenkraftwerke, Ringmotoren oder Antriebe von Baumaschinen wie Bagger genannt.
Die Energiegewinnung aus regenerativen Energiequellen gewinnt mehr und mehr an Bedeutung. Entsprechend werden auch immer höhere Anforderungen an die zur Energiewandlung eingesetzten Komponenten gestellt. Dies hat beispielsweise zur Folge, dass Generatoren für Windkraftanlagen ein immer größeres Bauvolumen erfordern.
Mit zunehmender Leistungsklasse werden getriebelose Windener- gieanlagen wettbewerbsfähig im Vergleich zu Anlagen, bei denen ein mechanisches Getriebe zwischen den vom Wind angetriebenen Rotorblättern und einem Synchrongenerator geschaltet ist. Hauptvorteil einer solchen getriebelosen Konstruktion ist der im Vergleich zu Windkraftanlagen mit Getriebe deut- lieh einfachere Aufbau. Durch die Einsparung des Getriebes werden weniger rotierende Maschinenkomponenten benötigt.
Hieraus resultieren ein verminderter Wartungsaufwand und eine erhöhte Verfügbarkeit der Anlage. Insbesondere sehr große Windkraftanlagen arbeiten in der Regel mit vergleichsweise niedrigen Drehzahlen. Bei einer getriebelosen Ausführung müssen derartige Anlagen daher mit sehr großen und schweren Generatoren ausgestattet werden. Der Durchmesser dieser Maschinen überschreitet hierbei leicht 4 oder 5 m.
Durch die zunehmende Größe der Windkraftgeneratoren, die die höheren Leistungen dieser Anlagen zwangsläufig mit sich brin- gen, wird deren Montage immer schwieriger. Getriebelose Turbinen von Windkraft- oder auch Gezeitenkraftwerken stellen jedoch auch große Herausforderungen hinsichtlich Transport und Logistik.
Generatoren für getriebelose Windkraftanlagen sind häufig mit einem ringförmigen Läufer mit einer Hohlwelle ausgeführt. Eine derartige elektrische Maschine ist beispielsweise aus der WO 2006/032969 A2 bekannt. Diese Schrift offenbart einen Sta- tor, der in Umfangvorrichtung in mehrere Segmente unterteilt ist. Jedes Statorsegment umfasst ein schwalbenschwanzförmiges Profil, das in ein Fenster eines Statorringes eingreift. So wird jeder dieser Sektoren in axialer Richtung ausziehbar, ohne dass der gesamte Stator abgenommen werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Transport und Montage großer elektrischer Maschinen zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch ein Segment für einen ringförmigen Stator einer dynamoelektrischen Maschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dieses Segment zeichnet sich dadurch aus, dass
das Segment einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt umfasst,
- durch Anfügen eines oder mehrerer weiterer Segmente zu dem Stator ergänzt werden kann,
die geschlossene Ringform des Stators durch Trennen der Segmente voneinander aufhebbar ist und
das Segment für jede Phase eines Drehstromsystems mindes- tens eine innerhalb des Segmentes geschlossene erste Spule aufweist, die unabhängig von weiteren Spulen der weiteren Segmente zur Erzeugung eines ersten Polpaares eines Drehfeldes mit einem Drehstrom bestrombar sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Das erfindungsgemäße Segment weist einen kreisbogenförmigen Querschnitt auf, d.h., es stellt einen Teilring des vollringförmigen Stators dar. Verbindet man das Segment mit mindestens einem weiteren Segment gleicher oder ähnlicher Bauart, so ergänzen sich die Teilringe der einzelnen Segmente zu einem Vollring. Der besagte Stator ist also auftrennbar. Seine hohlzylindrische Form kann in Umfangsrichtung aufgetrennt werden, so dass beispielsweise auch einzelne defekte Segmente der zusammengebauten dynamoelektrischen Maschine zu Wartungs- oder Reparaturzwecken ausgebaut werden können.
Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass durch die Zerlegbarkeit des ringförmigen Stators die Hohlzylinderform aufgehoben werden kann. Zerlegt man den ringförmigen Stator in die erfindungsgemäßen Segmente, so nimmt der so zerlegte Stator ein deutlich geringeres Volumen ein als der komplett montierte ringförmige Stator. Die Hohlzylinderform des Stators ist im zerlegten Zustand aufgehoben. Hierdurch wird der
Transport des Stators und damit der dynamoelektrischen Ma- schine zu einem späteren Einsatzort insbesondere bei sehr großen dynamoelektrischen Maschinen enorm vereinfacht.
Erfindungsgemäß umfasst jedes Segment pro Phase (U, V, W) eines Drehstromsystems mindestens eine innerhalb des Segmentes ge- schlossene erste Spule. Somit lässt sich mit jedem Segment ein Drehfeld erzeugen. Die Spulen der einzelnen Segmente sind vollkommen unabhängig voneinander bestrombar. Hierdurch wird die Montage der elektrischen Maschine deutlich vereinfacht. Es müssen keine elektrischen Verbindungen zwischen den Spulen der verschiedenen Segmente realisiert werden. Eine elektrische Überbrückung der einzelnen Segmentgrenzen ist nicht erforderlich .
Eine Verbindung der einzelnen Spulen über die Segmentgrenzen hinweg würde es erforderlich machen, dass die hierfür verwendeten Spulen nach dem eigentlichen Imprägnierprozess der Wicklung der dynamoelektrischen Maschine noch nachträglich bei der Montage von Hand isoliert werden müssen. Auch eine alternative Vorgehensweise, bei der Halbspulen an den Segmentgrenzen nach dem Aufbau zusammengelötet werden, bedeutet im Vergleich zu der hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Lehre einen sehr viel höheren Montageaufwand. Darüber hinaus ist eine anschließende Trennung der Segmente, wie sie die erfindungsgemäße Lösung auf sehr einfache Art und Weise ermöglicht, nicht zerstörungsfrei durchführbar. Das einzelne Segment kann als geschlossenes Funktionselement montiert und zu Reparatur- oder Wartungszwecken demontiert werden. Anstelle eines kompletten Ständers kann für eine dynamoelektrische Maschine ein einzelnes Segment als Ersatzteil vorgehalten werden .
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine kann es sich sowohl um einen Generator als auch um einen Motor handeln.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Segmentierung des Ständers insbesondere bei sehr großen Bohrungsdurchmessern, unabhängig davon, ob die Maschine in erster Linie für den motorischen oder generatorischen Einsatz vorgesehen ist.
Randeffekte an den Grenzen der Segmente, an die die weiteren Segmente zur Erzeugung des kompletten ringförmigen Stators angefügt werden müssen, lassen sich in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch reduzieren, dass das Segment für jede Phase des Drehstromsystems mindestens eine innerhalb des Segmentes geschlossene zweite Spule aufweist, die unabhängig von den weiteren Spulen der weiteren Segmente zur Erzeugung eines zweiten Polpaares des Drehfeldes mit dem Drehstrom bestrombar sind. Da die Spulen des Segmentes nicht über die Segmentgrenzen hinaus reichen, sind Randeffekte im gewissen Umfang bezüglich der magnetischen Feldverteilung unumgänglich. Diese Randeffekte reduzieren sich jedoch mit der Anzahl der Spulen, die pro Segment und Phase vorgesehen sind. Die zweckmäßigerweise als Umfangswicklung ausgeführten Wicklungen der Spulen sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung als Etagenwicklung angeordnet, so dass sich die Lei- ter der drei Spulen eines Polpaares im Bereich der Wickelköpfe überlagern.
Um die Unterschiede in Streuung und Widerstand für die drei Phasen des Drehstromsystems hierbei zu minimieren, alterniert in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung die Phasenzuordnung eines im Bereich der Wickelköpfe in radialer Richtung betrachtet außen liegenden Leiters bei den Spulen des Segmentes .
Eine einfache Herstellung eines solchen Segmentes ist hierbei in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch gegeben, dass die Etagenwicklung als Einschicht-Etagenwicklung ausgebildet ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bilden die Spulen Spulengruppen, d.h., dass das Segment für jede Phase des Drehstromsystems und jedes Polpaar mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordnete Spulen aufweist.
Zur Erzeugung eines kompletten Stators einer dynamoelektrischen Maschine sind mindestens zwei Segmente einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen notwendig. In diesem Fall würde jedes Segment einen Kreisbogen von 1800C aufspannen. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung einer derartigen dynamoelektrischen Maschine denkbar und von der Erfindung um- fasst, bei der mehr als zwei Segmente zur Erzeugung des ringförmigen Stators aneinandergefügt werden müssen. Vorteilhaft ist ebenso eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der eine dynamoelektrische Maschine mit mindestens zwei Segmenten einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen als direkt angetriebener Generator für eine Windkraftanlage oder ein Gezeitenkraftwerk ausgebildet ist. Derartige Generatoren benötigen ein hohes Bauvolumen, um aufgrund der niedrigen Drehzahlen, die sich mit den beschriebenen Antriebskräften erzeugen lassen, eine hohe elektrische Leistung zu liefern. Ebenfalls vorteilhaft ist der Einsatz einer elektrodynami- sehen Maschine mit segmentiertem Ständer entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung in zahlreichen anderen Einsatzbereichen, die ein großes Drehmoment und damit einen großen Maschinendurchmesser erforderlich machen.
Eine Windkraftanlage mit einer dynamoelektrischen Maschine, deren Ständer aus einzelnen teilringförmigen Segmenten einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen gefertigt ist, lässt sich sehr leicht an ihrem späteren Einsatzort montie- ren. Die einzelnen Segmente des Stators können im Vergleich zu einer kompletten dynamoelektrischen Maschine sehr viel besser zum Aufbauort z.B. über die Straße, transportiert werden . Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
FIG 1 ein Schaltbild einer Segmentes gemäß einer Ausfüh- rungsform der Erfindung,
FIG 2 eine 3-dimensionale Ansicht eines Segments gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und FIG 3 eine Windkraftanlage mit einer elektrischen Maschine und einem nach einer Ausführung der Erfindung gestal- teten Stator.
FIG 1 zeigt ein Schaltbild eines Segmentes 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Segment 8 umfasst einen kreisbogenförmigen Querschnitt, was jedoch in der FIG 1 auf- grund der gewählten Darstellungsform nicht erkennbar ist. So spannt das Segment 8 derart einen Halbkreis auf, dass dieser mit einem weiteren Segment zu einem ringförmigen Stator, der dreidimensional betrachtet eine hohlzylindrische Form aufweist, kombiniert werden kann.
Das Segment 8 umfasst Nuten, in denen Spulen 1-6 zur Erzeugung eines Drehfeldes angeordnet sind. Diese Spulen 1-6 sind in Form einer Etagenwicklung angeordnet. So befindet sich an einer linken Segmentgrenze 12 eine erste Spule 1 für die Phase U, die sich im Bereich der Wickelköpfe teilweise mit einer ersten Spule 2 für die Phase V und eine erste Spule 3 für die Phase W überlappt. Der Wickelkopf der ersten Spule 1 für die Phase U ist hierbei, wie aus der gewählten Darstellung jedoch nicht hervorgeht, in den in radialer Richtung nach außen weisenden Bereich des Stators gekröpft. Die erste Spule 2 der Phase V ist ebenfalls in radialer Richtung betrachtet nach außen gekröpft - jedoch mit einem geringeren Kröpfungswinkel als die erste Spule 1 der Phase U. Schließlich ist die erste Spule 3 der Phase V ungekröpft ausgeführt. Dies hat zur Folge, dass der Wickelkopf der ersten Spule 1 der Phase U über dem Wickelkopf der ersten Spule 2 der Phase W liegt, wobei letztgenannter wiederum über dem Wickelkopf der ersten Spule 3 der Phase V angeordnet ist.
Das Segment 8 umfasst für jede Phase U, V, W des Drehstromsystems darüber hinaus eine zweite Spule 4,5,6 und eine dritte Spule, wobei die dritten Spulen nicht mit Bezugszeichen ver- sehen sind und an einer rechten Segmentgrenze 13 angeordnet sind. Die zweiten Spulen 4,5,6 sind mit den ersten Spulen 1,2,3 jeweils in Reihe geschaltet. Analoges gilt für die dritten Spulen. Es ist zu erkennen, dass die Phasenzuordnung der am stärksten gekröpften Spule und somit der in radialler Richtung betrachtet im Wickelkopfbereich außen liegenden Spule über den Umfang des Segmentes 8 alterniert. So wird bei den ersten Spulen 1,2,3 die am stärksten gekröpfte Spule von der Phase U belegt. Mit der Phase V wurde hingegen die ungekröpfte erste Spule 3 belegt, deren Wickelkopf am meisten zum Statorinneren gewandt ist. Die Spulen 2,5 der Phase W liegen stets in der Mitte.
Durch die alternierende Phasenzuordnung der Spulen werden Unterschiede in der Streuung und dem Widerstand der drei Phasen U, V, W minimiert.
Das dargestellte Segment 8 besitzt sämtliche notwendigen Phasenanschlüsse U, V, W und darüber hinaus einen Anschlusspunkt N für den Nullleiter. Das Segment 8 lässt sich vollkommen autark bestromen. Eine Stromführung über die Segmentgrenzen hinweg ist nicht erforderlich. Zur Erzeugung eines vollständigen Stators kann schlicht ein weiteres Segment 8 der ge- zeigten Bauform an die Segmentgrenzen des dargestellten Segmentes 8 angefügt werden. Auch dieses weitere Segment ist unabhängig von dem hier dargestellten Segment 8 bestrombar. Sollte eines der Segmente einen Defekt haben, so ist dieses unabhängig von den weiteren funktionstüchtigen Segmenten des Stators austauschbar. Darüber hinaus lässt sich der Stator der dynamoelektrischen Maschine im zerlegten Zustand sehr viel einfacher transportieren, da der zerlegte Stator deutlich weniger Volumen einnimmt als der montierte Stator. Seine hohlzylindrische Form ist durch Zerlegung in die einzelnen Segmente aufhebbar.
FIG 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Segmentes 8 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch hier ist zu erkennen, dass die Spulen der einzelnen Phasen im Be- reich der Wickelköpfe 7 übereinander liegen. Es handelt sich also auch hier um eine Etagenwicklung, die dadurch realisiert wird, dass die Wickelköpfe 7 einiger Spulen abgekröpft werden. Bei dem in FIG 1 gezeigten Segment 8 ist eine Nut pro Pol und Strang vorgesehen. Hingegen sind bei der Ausführung des Segmentes 8 gemäß FIG 2 drei Nuten pro Pol und Strang vorgesehen. So wird eine Spulengruppe durch drei konzentrisch zueinander angeordnete Spulen 9,10,11 gebildet. Auch hier werden die Unterschiede in Streuung und Widerstand für die drei Phasen U, V, W dadurch minimiert, dass die Zuordnung der äußeren Spulengruppe zu den Phasen alterniert.
Die Wicklung ist als Einschicht-Etagenwicklung ausgeführt. Dies bedeutet, dass in jeder Nut genau ein Leiter angeordnet ist und dass die Wickelköpfe 7 der Spulen bzw. Spulengruppen etagenartig übereinander liegen.
FIG 3 zeigt eine Windkraftanlage mit einer elektrischen Maschine 14 und einem nach einer Ausführung der Erfindung ges- talteten Stator. Die elektrische Maschine 14 ist als Hohlwellengenerator ausgeführt. Auf ein Getriebe wurde hierbei verzichtet, so dass der Stator der dynamoelektrischen Maschine 14 einen sehr großen Durchmesser aufweist. Der Stator ist segmentiert aufgebaut, so dass er durch Aneinanderfügen der einzelnen Segmente am späteren Einsatzort montiert werden kann. Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung dieser Segmente, bei denen es sich um eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung handelt, gestaltet sich die Montage des Hohl- wellengenerators vergleichsweise einfach. Eine elektrische Verbindung der einzelnen Segmente untereinander ist zur
Bestromung der Spulen der Segmente nicht notwendig. Hierdurch wird die Montage erheblich vereinfacht, da elektrische Segmentverbindungen, die im Nachhinein auf der Baustelle zwi- sehen den Spulen der Segmente gezogen werden, noch aufwändig isoliert werden müssten. Hingegen besteht der hier dargestellte Generator aus einzelnen voll elektrisch funktionstüchtigen Segmenten, bei denen diese Verbindung nicht benötigt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Segment (8) für einen ringförmigen Stator einer dynamoelektrischen Maschine (14), wobei
- das Segment (8) einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt umfasst,
durch Anfügen eines oder mehrerer weiterer Segmente zu dem Stator ergänzt werden kann,
die geschlossene Ringform des Stators durch Trennen der Segmente (8) voneinander aufhebbar ist und
das Segment (8) für jede Phase eines Drehstromsystems mindestens eine innerhalb des Segmentes geschlossene erste Spule (1,2,3) aufweist, die unabhängig von weiteren Spulen der weiteren Segmente zur Erzeugung eines ersten Polpaares eines Drehfeldes mit einem Drehstrom bestrombar sind.
2. Segment (8) nach Anspruch 1,
wobei das Segment (8) für jede Phase des Drehstromsystems mindestens eine innerhalb des Segmentes geschlossene zweite Spule (4,5,6) aufweist, die unabhängig von den weiteren Spulen der weiteren Segmente zur Erzeugung eines zweiten Polpaares des Drehfeldes mit dem Drehstrom bestrombar sind.
3. Segment (8) nach Anspruch 2,
wobei die Spulen (1-6) als Etagenwicklung angeordnet sind, so dass sich die Leiter der drei Spulen (1-6) eines Polpaares im Bereich der Wickelköpfe (7) überlagern.
4. Segment (8) nach Anspruch 3,
wobei die Phasenzuordnung eines im Bereich der Wickelköpfe (7) in radialer Richtung betrachtet außen liegenden Leiters bei den Spulen (1-6) des Segmentes alterniert.
5. Segment (8) nach Anspruch 3 oder 4,
wobei die Etagenwicklung als Einschicht-Etagenwicklung ausgebildet ist.
6. Segment (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Segment (8) für jede Phase des Drehstromsystems und jedes Polpaar mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordnete Spulen (9,10,11) aufweist.
7. Dynamoelektrische Maschine (14) mit mindestens zwei Segmenten (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Dynamoelektrische Maschine (14) nach Anspruch 7, wobei die dynamoelektrische Maschine (14) als direkt angetriebener Ge- nerator für eine Windkraftanlage oder ein Gezeitenkraftwerk ausgebildet ist.
9. Windkraftanlage mit einer dynamoelektrischen Maschine (14) nach einem der Ansprüche 7 oder 8.
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