(57)【要約】【課題】空隙をセットアップ、調節及び保証するための改良された装置を提供する。【解決手段】電気機械が、ステータ装置１０８，２０８，３０８と、ロータ装置１１４，２１４，３１４とを有しており、ロータ装置１１４，２１４，３１４が長手方向軸線（Ａ）を中心にして回転するようになっており、電力を発生するためにロータ装置の少なくとも部分１１８，２１８，３１８がステータ装置の部分１１１，２１１，３１１と相互作用するようになっており、ロータ装置の部分とステータ装置の部分との間の距離によって空隙が形成されており、ステータ装置の部分が所定の長さに沿ってロータ装置の部分と向き合っており、空隙の断面がこの長さに沿って変化しており、これにより、空隙が前記所定の長さの方向でみて均一ではない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械（１０２，２０２，３０２）において空隙（１１９，２１９，３１９）を保証するための装置において、
電気機械が、ステータ装置（１０８，２０８，３０８）と、ロータ装置（１１４，２１４，３１４）とを有しており、
ロータ装置（１１４，２１４，３１４）が長手方向軸線（Ａ）を中心にして回転するようになっており、
電力を発生するためにロータ装置の少なくとも部分（１１８，２１８，３１８）がステータ装置の部分（１１１，２１１，３１１）と相互作用するようになっており、
ロータ装置の部分とステータ装置の部分との間の距離によって空隙が形成されており、
ステータ装置の部分が所定の長さに沿ってロータ装置の部分と向き合っており、
空隙の断面がこの長さに沿って変化しており、これにより、空隙が前記所定の長さ方向でみて均一ではないことを特徴とする、電気機械において空隙を保証するための装置。
【請求項２】
前記ステータ装置（１０８，２０８，３０８）が、ステータコイルの少なくとも１つの巻線（１１１，２１１，３１１）を支持するために構成された積層板（１１０，２１０，３１０）を有しており、
前記ロータ装置（１１４，２１４，３１４）が、多数の永久磁石（１１８，２１８，３１８）を有しており、空隙（１１９，２１９，３１９）の断面が、所定の長さに沿って配置された永久磁石（１１８）のサイズの変化によって構成されており、及び／又は
空隙（１１９，２１９，３１９）の断面が、所定の長さに沿った積層板の形状の変化によって形成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ステータ装置（１０８，２０８，３０８）と、ロータ装置（１１４，２１４，３１４）とが、１つの主軸受（１２０−１２３，２２０−２２３，３２０−３２３）を介して結合されている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
ステータ装置（１０８）が、ステータ支持構造（１０９，２０９，３０９）と、積層板（１１０，２１０，３１０）とを有しており、
積層板（１１０，２１０，３１０）が、ステータコイルの巻線（１１１，２１１，３１１）を支持するように構成されており、
ステータ支持構造（１０９，２０９，３０９）が、積層板（１１０，２１０，３１０）の２側支持のための２つの支持エレメント（１１２，２１２，２１３）を有しており、
支持エレメント（１１２，２１２，３１２）が、環状であり、
支持エレメント（１１２，２１２，３１２）が１つの主軸受（１２０−１２３，２２０−２２３，３２０−３２３）を介してロータ装置（１０４，２０４，３０４）に結合されており、
環状の支持エレメント（１１２，２１２，３１２）の外端部が、中空円筒状の支持エレメント（１１３，２１３，３１３）に取り付けられており、
中空円筒状の支持エレメント（１１３，２１３，３１３）が、環状の積層板（１１０，２１０，３１０）と、巻線（１１１，２１１，３１１）とを支持している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
ロータ装置（１１４，２１４，３１４）が、前側端板（１１５，２１５，３１５）と、円筒状エレメント（１１７，２１７，３１７）とを有しており、
前側端板（１１５，２１５，３１５）が環状であり、円筒状エレメント（１１７，２１７，３１７）が中空であり、
円筒状エレメント（１１７，２１７，３１７）が、中空の円筒状エレメント（１１７，２１７，３１７）の内側に取り付けられた永久磁石（１１８，２１８，３１８）を支持しており、
永久磁石（１１８，２１８，３１８）が、積層板（１１０，２１０，３１０）と、支持された巻線（１１１，２１１，３１１）とに向き合って配置されており、
空隙（１１９，２１９，３１９）が、永久磁石（１１８，２１８，３１８）と、ステータコイルの支持された巻線（１１１，２１１，３１１）との間に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
永久磁石（１１８）が、空隙に関して異なるサイズ、ひいては異なる高さ（Ｈ１，Ｈ２）を有しており、
空隙（１１９）の第１の側（Ｓ１）が前側端板（１１５）に隣接しており、空隙（１１９）の第２の側（Ｓ２）が第１の側（Ｓ１）とは反対側であり、
長手方向軸線（Ａ）の方向でみて、第１の側（Ｓ１）に配置された永久磁石（１１８）が、所定の第１の高さ（Ｈ１）を有しており、
長手方向軸線（Ａ）の方向でみて、第２の側（Ｓ２）に配置された永久磁石（１１８）が、所定の第２の高さ（Ｈ２）を有しており、
第２の高さ（Ｈ２）が第１の高さ（Ｈ１）よりも小さい、請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
環状の支持エレメント（１１２）が同じ直径を有する、請求項６記載の装置。
【請求項８】
環状の支持エレメント（２１２）の２つのエレメントが、長手方向軸線（Ａ）の方向でみて異なる直径を有しており、
空隙（２１９）の第１の側（Ｓ１）が前側端板（２１５）に隣接しており、空隙（２１９）の第２の側（Ｓ２）が第１の側（Ｓ２）とは反対側であり、
環状の支持エレメント（２１２）の第１のエレメントが、第１の側（Ｓ１）に配置されておりかつ所定の第１の直径（Ｄ１）を有しており、
環状の支持エレメント（２１２）の第２のエレメントが、第２の側（Ｓ２）に配置されておりかつ所定の第２の直径（Ｄ２）を有しており、
第２の直径（Ｄ２）が第１の直径（Ｄ１）よりも小さい、請求項４又は５記載の装置。
【請求項９】
永久磁石（２１８）が同じサイズを有する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
積層板（３１０）の高さが該積層板の長さに沿って変化するように前記積層板（３１０）が構成されており、
空隙（３１９）の第１の側（Ｓ１）が前側端板（３１５）に隣接しており、空隙（３１９）の第２の側（Ｓ２）が第１の側（Ｓ１）と反対側であり、
積層板（３１０）が、長手方向軸線（Ａ）の方向でみて、第１の側（Ｓ１）において、所定の第１の高さ（Ｈ１）を有しており、
積層板（３１０）が、第２の側（Ｓ２）において、所定の第２の高さ（Ｈ２）を有しており、
第２の高さ（Ｈ２）が第１の高さ（Ｈ１）よりも小さい、請求項４又は５記載の装置。
【請求項１１】
電気機械が発電機である、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
発電機が、外側ロータと内側ステータとを有しており、ロータがステータの周りを回転する、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
発電機が、中心軸線を備える定置の軸を有しており、
ステータ装置が、定置の軸の外側に配置されており、
ロータ装置が、実質的にステータ装置の周囲に配置されており、
ロータ装置が、１つの主軸受によって定置の軸に支持されており、
主軸受が、発電機の前側に配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
発電機が、好適には風車に配置された、直接駆動発電機である、請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動中の電気機械において空隙をセットアップ及び保証するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
好適には、電気機械は、風車において使用される"直接駆動"発電機等の発電機である。
【０００３】
各発電機は、発電機のステータエレメントとロータエレメントとの間に配置された空隙を有している。ロータエレメントは例えば永久磁石を有するのに対し、ステータエレメントは、ステータコイルの少なくとも１つの巻線を支持する、積み重ねられた積層板を有している。
【０００４】
発電機の高い効率を保証するために空隙は比較的小さくなっているべきである。従って、空隙は、僅か数ミリメートルの範囲であるべきである。これは、直接駆動又は直接被駆動発電機のような発電機の場合、そのサイズにより、極めて困難である。直接駆動発電機は、数メートルの直径を有する。
【０００５】
ロータエレメントとステータエレメントとは互いに向き合って配置されており、従って、空隙は、発電機が作動している時にロータエレメントとステータエレメントとが接触しないことを保証しなければならない。
【０００６】
従って、空隙は、一方では発電機の効率を保証するために極めて小さくなっているべきであるのに対し、機械的な損傷を回避するために空隙の所定の幅が必要とされる。
【０００７】
特に直接駆動発電機の場合、空隙を僅か数ミリメートルの範囲に保つことは困難である。従って、これは、ステータエレメント及びロータエレメントのための極めて剛性で、大きく、重い支持構造を必要とする。
【０００８】
発電機の空隙は、
−ロータの一部である永久磁石の公差、
−ステータの一部である積み重ねられた積層板の公差、及び／又は
−ステータコイルの一部であるコイル巻線の公差によって決定される。
【０００９】
発電機のその他のエレメントも空隙の寸法に影響する。
【００１０】
空隙は、ロータがその回転軸線を中心に回転する時にロータ及びステータのエレメントが接触しないように設計されている。
【００１１】
直接駆動発電機の様々な異なる軸受装置が公知である。そのうちの１つはいわゆる"２軸受"装置である。この装置は、例えば、欧州特許出願公開第１６４１１０２号明細書及び米国特許第６４８３１９９号明細書から公知である。
【００１２】
これらの文献によれば、発電機のロータは、風車の軸に結合されている。軸自体は、２つの軸受によって支持されている。発電機のステータは、一方の側において軸受を介していわゆる"定置内側軸"に取り付けられている。従って、ロータは、定置内側軸を中心にしてステータに対して回転する。
【００１３】
ステータの片側支持により、空隙を一定に又は少なくともほぼ一定に保つことが困難である。また、重力が大型の発電機に作用し、空隙に影響する。ロータ構成部材も、構成部材の質量慣性により空隙に影響する。発電機のエレメントに作用する磁力、発電機の振動も、発電機が作動中に空隙の幅に影響する。
【００１４】
２軸受装置は、いわゆる"１軸受装置"に置き換えられる。この技術は、例えば米国特許出願公開第２００６／０１５２０１４号明細書及び国際公開第０２／０５７６２４号パンフレットによって開示されている。定置の内側軸受部分は定置内側軸に取り付けられており、回転する外側軸受部分は直接駆動発電機のロータを支持している。
【００１５】
図４は"１軸受"装置を示している。風車４０１は、風車４０１のタワー４０３の風上側に配置された直接駆動発電機４０２を有している。
【００１６】
タワーフランジ４０４はタワー４０３の上部に配置されている。台板４０５はタワーフランジ４０４に取り付けられている。風車４０１は、風車４０１の台板４０５を軸線Ｙを中心にして回転させるために使用されるヨーシステム（図示せず）を有している。
【００１７】
風車４０１は定置の軸４０６を有しているのに対し、軸４０６は中心軸線Ａを有している。定置の軸４０６の後側は保持装置４０７に取り付けられている。定置の軸４０６の前側には、直接駆動発電機４０２のステータ装置４０８が配置されている。
【００１８】
ステータ装置４０８は、ステータ支持構造４０９と、積層板４１０とを有している。積層板４１０は巻線４１１を支持している。
【００１９】
ステータ支持構造４０９は、積層板４１０の２側支持のための２つの支持エレメント４１２を有している。支持エレメント４１２は環状である。支持エレメントは、定置の軸４０６の外側に取り付けられている。
【００２０】
中空円筒状の支持エレメント４１３は、環状の支持エレメント４１２の外端部に取り付けられている。中空円筒状の支持エレメント４１３は、環状の積層板４１０と巻線４１１とを支持している。
【００２１】
ロータ装置４１４は、ステータ装置４０８の周囲に配置されている。ロータ装置４１４は、前側端板４１５と、円筒状エレメント４１７とを有している。前側端板４１５は環状であるのに対し、円筒状エレメント４１７は中空である。
【００２２】
円筒状エレメント４１７は、中空の円筒状エレメント４１７の内側に取り付けられた複数の永久磁石４１８を有している。
【００２３】
永久磁石４１８は、積層板４１０と、支持された巻線とに向き合って配置されている。
【００２４】
約５ｍｍの幅を備えた空隙４１９は、永久磁石４１８と積層板４１０との間に配置されている。
【００２５】
前側端板４１５は軸受４２０を介して定置の軸４０６に配置されている。軸受４２０は、中心軸線の両方向に軸方向荷重を変換することができる。適切な軸受は、例えば独国実用新案第２０１１６６４９号明細書に開示されている。
【００２６】
軸受４２０の定置部分４２１は定置の軸４０６に取り付けられている。軸受４２０の回転部分４２２は取付けリング４２３に結合されている。前側端板４１５及びハブ４２４は取付けリング４２３に取り付けられている。ハブ４２４は、風車の翼（図示せず）のための取付け装置４２５を有している。
【００２７】
図示のように、空隙４１９は均一であり、従って、ロータのエレメントとステータのエレメントとの間に一定の距離が確立されている。
【００２８】
この設計は、ロータ装置を支持するために１つの軸受のみが使用されるので極めて好適である。他方で、１軸受装置は、上述の同じ欠点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１６４１１０２号明細書
【特許文献２】米国特許第６４８３１９９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１５２０１４号明細書
【特許文献４】国際公開第０２／０５７６２４号パンフレット
【特許文献５】独国実用新案第２０１１６６４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
従って、本発明の課題は、電気機械、特に直接駆動発電機等の大型の発電機において、空隙をセットアップ、調節及び保証するための改良された装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前記課題は、請求項１の特徴によって達成される。好適な構成は従属請求項の対象である。
【００３２】
本発明によれば、電気機械はステータ装置とロータ装置とを有している。ロータ装置は、長手方向軸線を中心にして回転する。この軸線は、電気機械の長手方向軸線であってよい。
【００３３】
ロータ装置の少なくとも部分は、電力を発生するためにステータ装置の部分と相互作用する。ロータ装置の部分とステータ装置の部分との間の距離によって空隙が規定されている。ステータ装置の部分は、所定の長さに沿ってロータ装置の部分と向き合っている。
【００３４】
空隙の断面はこの長さに沿って変化しているので、空隙は、前記長さに沿って均一ではない。
【００３５】
長手方向軸線に関して、空隙は回転ジオメトリを有する。好適には、空隙は、中空の円錐台形に形成されており、この円錐台形の軸線は発電機の長手方向軸線である。
【００３６】
電気機械の空隙は不均一であるので、空隙は、電気機械の長手方向軸線の方向でみて不均一な半径方向幅を有している。これは、ロータの移動する構成部材に作用する変化する力の補償を許容する。
【００３７】
好適には、電気機械は、１軸受装置を有する。これは、ロータ装置の片側支持として１つの軸受のみが使用されることを意味する。軸受は、ロータ装置とステータ装置とを結合しており、ロータ装置は、電気機械の長手方向軸線の方向で見て、支持された第１の端部と、好適には支持されていない第２の端部とを有している。
【００３８】
好適には、電気機械は発電機である。
【００３９】
好適には、発電機は外側ロータ及び内側ステータを有しているので、ロータはステータの周囲を回転する。
【００４０】
好適には、発電機は、中心軸線を備えた定置の軸を有している。ステータ装置は、定置の軸の外側に配置されている。ロータ装置は、実質的にステータ装置の周囲に配置されている。発電機の前側において、ロータは、主軸受によって、定置の軸に少なくとも間接的に支持されているか又は配置されている。
【００４１】
好適には、発電機は直接駆動発電機である。
【００４２】
好適には、発電機は風車において使用される。
【００４３】
本発明の装置により、電気機械の寿命が延長される。軸受を介してロータに作用する変化する力が補償される。
【００４４】
軸受内の公差も、本発明による装置によって補償される。
【００４５】
空隙の幅は、上述のように電気機械の作動中に変化する傾向がある。加えられる力が、本発明により成形された空隙によって考慮されているので、作動中にロータ装置がステータ装置に衝突する危険性は減じられるか又は排除される。
【００４６】
以下に図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。図面は、様々な例を示しており、発明の範囲を限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による第１の構成を示す図である。
【図２】本発明による第２の構成を示す図である。
【図３】本発明による第３の構成を示す図である。
【図４】本願の導入部に説明された直接駆動発電機の従来の"１軸受装置"を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、本発明による第１の構成を示している。風車１０１は、風車１０１のタワー１０３の風上側に配置された直接駆動発電機１０２を有している。
【００４９】
タワーフランジ１４０はタワー１０３の上部に配置されている。台板１０５はタワーフランジ１４０に取り付けられている。風車１０１は、軸線Ｙを中心にして風車１０１の台板１０５を回転させるために使用されるヨーシステム（図示せず）を有している。
【００５０】
風車１０１は定置の軸１０６を有しており、軸１０６は中心軸線Ａを有している。定置の軸１０６の後側は保持装置１０７に取り付けられている。定置の軸１０６の前側には、直接駆動発電機１０２のステータ装置１０８が配置されている。
【００５１】
ステータ装置１０８は、ステータ支持構造１０９と、積層板１１０とを有している。積層板１１０は少なくとも１つの巻線１１１を支持している。
【００５２】
ステータ支持構造１０９は、積層板１１０の２側支持のための２つの支持エレメント１１２を有している。支持エレメント１１２は環状である。支持エレメントは定置の軸１０６の外側に取り付けられている。
【００５３】
図１を参照すると、環状の支持エレメント１１２は、同じ直径、ひいては同じ高さを有している。
【００５４】
中空円筒状の支持エレメント１１３は、環状の支持エレメント１１２の外端部に取り付けられている。中空円筒状の支持エレメント１１３は、環状の積層板１１０と、巻線１１１とを支持している。
【００５５】
ロータ装置１１４はステータ装置１０８の周囲に配置されている。ロータ装置１１４は、前側端板１１５と円筒状エレメント１１７とを有している。前側端板１１５は環状であり、円筒状エレメント１１７は中空である。
【００５６】
円筒状エレメント１１７は、中空の円筒状エレメント１１７の内側に取り付けられた複数の永久磁石１１８を有している。
【００５７】
永久磁石１１８は、積層板１１０と、支持された巻線とに向き合って配置されている。
【００５８】
約５ｍｍの幅の空隙１１９が永久磁石１１８と積層板１１０との間に配置されている。
【００５９】
前側端板１１５は軸受１２０を介して定置の軸１０６に配置されている。軸受１２０は中心軸線Ａの両方向に軸方向荷重を変換することができる。適切な軸受は例えば独国実用新案第２０１１６６４９号明細書に開示されている。
【００６０】
軸受１２０の定置部分１２１は定置の軸１０６に取り付けられている。軸受１２０の回転部分１２２は、取付けリング１２３に結合されている。前側の端板１１５及びハブ１２４は取付けリング１２３に取り付けられている。ハブ１２４は、風車のロータ翼（図示せず）のための取付け装置１２５を有している。
【００６１】
本発明によれば、永久磁石１１８は、異なる寸法、ひいては異なる高さＨ１１，Ｈ２１を有している。
【００６２】
空隙１１９の第１の側Ｓ１は前側端板１１５に隣接している。この第１の側Ｓ１の永久磁石１１８は、所定の第１の高さＨ１１を有している。この第１の高さＨ１１により、空隙１１９の第１の幅Ｗ１が規定されている。
【００６３】
第１の幅Ｗ１は、発電機１０２が作動している時にステータ装置１０８とロータ装置１１４との個々の構成部材の接触が回避されるように計算及び設計されている。
【００６４】
空隙１１９の第２の側Ｓ２は第１の側Ｓ１とは反対側である。この第２の側Ｓ１の永久磁石１１８は、第１の高さＨ１１よりも小さな所定の第２の高さＨ２１を有している。この第２の高さＨ２１により、空隙１１９の第２の幅Ｗ２が規定されている。
【００６５】
軸受エレメント１２０，１２２，１２３の位置により、第１の高さＨ１１が第２の高さＨ２１よりも大きい。
【００６６】
第２の幅Ｗ２は、発電機１０２が作動している時にステータ装置１０８とロータ装置１１４との個々の構成部材の接触が回避されるように計算及び設計されている。
【００６７】
第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２とにより、空隙１１９は不均一な形状を有している。
【００６８】
このことは、
−ロータの構成部材に作用する重力、
−ハブ１２４から軸１０６を介して発電機１０２へ誘発される空気力学的荷重、
−発電機１０２の回転エレメントによって生ぜしめられる質量慣性、
−発電機のエレメントに作用する磁力、又は
−振動
の補償及び吸収を可能にする。
【００６９】
従って、発電機が高負荷運転している時でさえも空隙１１９の幅は所定の公差範囲に保たれる。
【００７０】
次の図２とは対照的に、図１では、積層板１１０の２側支持体のための２つの支持エレメント１１２が等しい長さ又は高さを有していることに注意すべきである。
【００７１】
図２は、本発明による第２の構成を示している。
【００７２】
風車２０１は、風車２０１のタワーの風上側に配置された直接駆動発電機２０２を有している。
【００７３】
風車２０１は定置の軸２０６を有しており、軸２０６は中心軸線Ａを有している。定置の軸２０６の後側は、図１において説明及び図示したように保持装置に取り付けられている。
【００７４】
定置の軸２０６の前側には、直接駆動発電機２０２のステータ装置２０８が配置されている。
【００７５】
ステータ装置２０８は、ステータ支持構造２０９と積層板２１０とを有している。積層板２１０は少なくとも１つの巻線２１１を支持している。
【００７６】
ステータ支持構造２０９は、積層板２１０の２側支持のための２つの支持エレメント２１２を有している。支持エレメント２１２は環状である。支持エレメントは、定置の軸２０６の外側に取り付けられている。
【００７７】
中空円筒状の支持エレメント２１３は、環状の支持エレメント２１２の外端部に取り付けられている。中空円筒状の支持エレメント２１３は、環状の積層板２１０と巻線２１１とを支持している。
【００７８】
ロータ装置２１４はステータ装置２０８の周囲に配置されている。ロータ装置２１４は、前側端板２１５と、円筒状エレメント２１７とを有している。前側端板２１５は環状であり、円筒状エレメント２１７は中空である。
【００７９】
円筒状エレメント２１７は、中空の円筒状エレメント２１７の内側に取り付けられた複数の永久磁石２１８を有している。
【００８０】
永久磁石２１８は、積層板２１０と、支持された巻線２１１とに向き合って配置されている。
【００８１】
約５ｍｍの幅の空隙２１９は、永久磁石２１８と積層板２１０との間に配置されている。
【００８２】
前側端板２１５は、軸受２２０を介して定置の軸２０６に配置されている。軸受２２０は、中心軸線Ａの両方向に軸方向荷重を変換することができる。適切な軸受は例えば独国実用新案第２０１１６６４９号明細書に開示されている。
【００８３】
軸受２２０の定置部分２２１は、定置の軸２０６に取り付けられている。軸受２２０の回転部分２２２は取付けリング２２３に結合されている。前側端板２１５及びハブ（図１参照）は、取付けリング２２３に取り付けられている。
【００８４】
本発明によれば、積層板２１０を支持するための２つの環状の支持エレメント２１２は互いに異なる直径を有しているので、結果的に空隙２１９は不均一になっている。
【００８５】
空隙２１９の第１の側Ｓ１は前側端板２１５に隣接している。第１の側Ｓ１において、環状の支持エレメント２１２は所定の第１の直径Ｄ１２を有している。この第１の直径Ｄ１２により、空隙２１９の第１の幅Ｗ１が規定されている。
【００８６】
第１の幅Ｗ１は、発電機２０２が作動している時にステータ装置２０８とロータ装置２１４との個々の構成部材の接触が回避されるように計算及び設計されている。
【００８７】
空隙２１９の第２の側Ｓ２は第１の側Ｓ１とは反対側である。第２の側Ｓ２において、環状の支持エレメント２１２は、第１の直径Ｄ１２よりも小さな所定の第２の直径Ｄ２２を有している。この第２の直径Ｄ２２により、空隙２１９の第２の幅Ｗ２が規定されている。
【００８８】
軸受エレメント２２０，２２２，２２３の位置により、第１の直径Ｄ１２が第２の直径Ｄ２２よりも大きい。
【００８９】
第２の幅Ｗ２は、発電機２０２が作動している時にステータ装置２０８とロータ装置２１４との個々の構成部材の接触が回避されるように計算及び設計されている。
【００９０】
第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２により、空隙２１９は不均一な形状を有している。
【００９１】
このことは、
−ロータの構成部材に作用する重力、
−ハブから軸２０６を介して発電機２０２へ誘発される空気力学的荷重、
−発電機２０２の回転エレメントによって生ぜしめられる質量慣性、
−発電機のエレメントに作用する磁力、又は
−振動
の補償及び吸収を可能にする。
【００９２】
従って、空隙２１９の幅は所定の公差範囲に保たれる。
【００９３】
図１とは対照的に、図２において、永久磁石２１８は同じ一定のサイズ、ひいては同じ高さを有していることに注意すべきである。
【００９４】
この構成において、２つの環状の支持エレメント２１２と、積層板２１０の支持体とは、円錐台形を構成又は形成している。
【００９５】
図３は、本発明による第３の構成を示している。
【００９６】
風車３０１は、風車３０１のタワーの風上側に配置された直接駆動発電機３０２を有している。
【００９７】
風車３０１は定置の軸３０６を有しているのに対し、軸３０６は中心軸線Ａを有している。定置の軸３０６の後側は、図１において説明及び図示されたように、保持装置に取り付けられている。
【００９８】
定置の軸３０６の前側には、直接駆動発電機３０２のステータ装置３０８が配置されている。
【００９９】
ステータ装置３０８は、ステータ支持構造３０９と、積層板３１０とを有している。積層板３１０は、少なくとも１つの巻線３１１を支持している。
【０１００】
ステータ支持構造３０９は、積層板２１０の２側支持のための２つの支持エレメント３１２を有している。
【０１０１】
図２とは対照的に、支持エレメント３１２は環状であり、同じ直径を有している。支持エレメントは定置の軸３０６の外側に取り付けられている。
【０１０２】
中空円筒状の支持エレメント３１３は、環状の支持エレメント３１２の外端部に取り付けられている。中空円筒状の支持エレメント３１３は、環状の積層板３１０と巻線３１１とを支持している。
【０１０３】
ロータ装置３１４は、ステータ装置３０８の周囲に配置されている。ロータ装置３１４は、前側端板３１５と、円筒状エレメント３１７とを有している。前側端板３１５は環状であり、円筒状エレメント３１７は中空である。
【０１０４】
円筒状エレメント３１７は、中空の円筒状エレメント３１７の内側に取り付けられた複数の永久磁石３１８を有している。
【０１０５】
図１とは対照的に、永久磁石３１８は同じサイズ、ひいては同じ高さを有している。
【０１０６】
永久磁石３１８は、積層板３１０と、支持された巻線３１１とに向き合って配置されている。
【０１０７】
約５ｍｍの幅の空隙３１９が、永久磁石３１８と積層板３１０との間に配置されている。
【０１０８】
前側端板３１５は、軸受３２０を介して定置の軸３０６に配置されている。軸受３２０は、中心軸線Ａの両方向に軸方向荷重を変換することができる。適切な軸受は例えば独国実用新案第２０１１６６４９号明細書に開示されている。
【０１０９】
軸受３２０の定置部分３２１は定置の軸３０６に取り付けられている。軸受３２０の回転部分３２２は取付けリング３２３に結合されている。前側端板３１５及びハブ（図１参照）は、取付けリング３２３に取り付けられている。
【０１１０】
本発明によれば、積層板３１０は、長さの方向で見て、つまり長さに沿って、異なる高さを有している。従って、積層板３１０の高さは、長さに沿って、空隙３１９に関して変化している。
【０１１１】
従って、結果的に空隙３１９は不均一となっている。
【０１１２】
空隙３１９の第１の側Ｓ１は、前側端板３１５に隣接している。第１の側Ｓ１において、積層板３１０は、所定の第１の高さＨ１３を有している。この第１の高さＨ１３により、空隙３１９の第１の幅Ｗ１が規定されている。
【０１１３】
第１の幅Ｗ１３は、発電機３０２が作動中にステータ装置３０８とロータ装置３１４との個々の構成部材の接触が回避されるように計算及び設計されている。
【０１１４】
空隙３１９の第２の側Ｓ２は第１の側Ｓ１とは反対側である。第２の側Ｓ２において、積層板３１０は、第１の高さＨ１３よりも小さい所定の第２の高さＨ２３を有している。この第２の高さＨ２３により、空隙２１９の第２の幅Ｗ２が規定されている。
【０１１５】
軸受エレメント３２０，３２２，３２３の位置により、第１の高さＨ１３が第２の高さＨ２３よりも大きい。
【０１１６】
第２の幅Ｗ２は、発電機３０２が作動中にステータ装置３０８とロータ装置３１４との個々の構成部材の接触が回避されるように計算及び設計されている。
【０１１７】
第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２とにより、空隙３１９は不均一な形状を有している。
【０１１８】
このことは、
−軸受における公差、
−ロータの構成部材に作用する重力、
−翼及びハブから軸３０６を介して発電機３０２へ誘発される空気力学的荷重、
−発電機３０２の回転エレメントによって生ぜしめられる質量慣性、
−発電機３０２のエレメントに作用する磁力、又は
−振動
の補償及び吸収を可能にする。
【０１１９】
従って、空隙３１９の幅は所定の公差範囲に保たれる。
【０１２０】
図１とは対照的に、永久磁石３１８は同じ一定のサイズ、ひいては同じ高さを有することに注意すべきである。
【０１２１】
この構成において、ステータ装置３０８は、軸線Ａに沿った軸方向で異なるサイズを有している。
【０１２２】
ステータ装置とロータ装置との間に不均一な空隙が形成されている一方で、電力を発生するためにロータ装置の部分がステータ装置の部分と相互作用する限り、示された構成の組合せも発明の部分を形成する。
【０１２３】
空隙は、ロータ装置の部分とステータ装置の部分との間の距離によって規定されている一方で、ステータ装置の部分は、所定の長さに沿ってロータ装置の部分と向き合っている。空隙の断面は、この長さに沿って変化しているので、空隙は、前述の長さの方向でみて均一ではない。
【０１２４】
従って、空隙の半径方向幅若しくは断面は、次第に変化している。好適には、空隙は、機械の支持された端部（主軸受の近傍）から延びており、ロータ−ステータ装置の支持されていない端部に向かって延びている。
【０１２５】
空隙の半径方向幅又は断面は、好適には、段階的に増大している。
【０１２６】
好適には、永久磁石の高さ及び／又は永久磁石を支持するために使用されるベースプレートの高さは、段階的に変化している。
【０１２７】
好適には、電気機械は外側ロータと内側ステータとを有しており、ロータはステータの周囲を回転する。ステータ装置は外面において円筒状であり、ステータ装置は内面において円錐台形に成形されている。
【０１２８】
好適には、電気機械は、内側ロータと外側ステータとを有しており、ステータはロータの周囲を回転する。ステータ装置は内面において円筒状であり、ステータ装置は外面において円錐台形である。
【０１２９】
本発明は、セグメント化されたステータを有する発電機に特に適している。この発電機は、例えば製造工場又は現場においてステータに結合される多数のステータセグメントを有している。この構造は特に、風車のための直接駆動発電機に適している。なぜならば、直接駆動発電機は、４メートル以上の典型的な直径を有しているからである。
【０１３０】
特に、ステータの脇の調節により空隙を保証する本発明による構成は、この種の発電機に適している。なぜならば、ステータ全体を形成するために組み立てられる前に、１つのステータセグメントの脇で調節を容易に行うことができるからである。
【０１３１】
例えば、不均一な空隙は、ステータセグメントとステータ支持体との間に配置された小さな変位エレメント又は同様のものによって達成される。変位エレメントは、ステータ全体の外面が円錐台形になるように配置される。
【０１３２】
好適には、ステータ支持体は、後で円錐形に切削される円筒状の構造である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１，２０１，３０１  風車、  １０２，２０２，３０２  直接駆動発電機、  １０３  タワー、  １０５  台板、  １０６，２０６，３０６  定置の軸、  １０７  保持装置、  １０８，２０８，３０８  ステータ装置、  １０９，２０９，３０９  ステータ支持構造、  １１０，２１０，３１０  積層板、  １１１，２１１，３１１  巻線、  １１２，２１２，３１２  環状の支持エレメント、  １１３，２１３，３１３  中空円筒状の支持エレメント、  １１４，２１４，３１４  ロータ装置、  １１５，２１５，３１５  前側端板、  １１７，２１７，３１７  円筒状エレメント、  １１８，２１８，３１８  永久磁石、  １１９，２１９，３１９  空隙、  １２０，２２０，３２０  軸受、  １２１，２２１，３２１  定置部分、  １２２，２２２，３２２  回転部分、  １２３，２２３，３２３  取付けリング、  １２５  取付け装置、  １４０  タワーフランジ、  ３１８  永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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