(57)【要約】本発明は、電気エネルギィを発生する風力又は水力エネルギィ装置（１０）に関する。この装置は、少なくとも一のプロペラ（３０）と、ロータ（１１０）とステータ（５００）を具える少なくとも一の発電機（６０）を具える。本発明によれば、ステータが少なくとも２つの機械的及び電気的に独立したステータモジュール（１００）で形成されており、これらのも尾ジュールはそれぞれロータと協働し、各ステータモジュールは少なくとも一のモジュール固有のマグネット（１３０）と、マグネットの磁束の少なくとも一部が通過する少なくとも一のコイル（１４０）とを具え、各ステータモジュールはロータと共にモジュール固有の磁気回路（１２０）を形成している。ロータとステータとの間に相対移動が生じた場合、各ステータモジュールが、モジュール固有の出力電圧を生成する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一のプロペラ（３０）と、少なくとも一のロータ（１１０）と、少なくとも一のステータ（５００）と、を有する少なくとも一の発電機（６０）を具える電気エネルギィを生成する風力又は水力エネルギィ装置（１０）において、
−前記ステータが、互いに対して機械的かつ電気的に独立しており、各々がロータと相互作用する少なくとも２つのステータモジュール（１００）によって形成されており、
−前記ステータモジュールの各々が、少なくとも一のモジュール仕様のマグネット（１３０）と、当該マグネットの磁束の少なくとも一部が通過する少なくとも一のコイル（１４０）とを具え、各ケースの前記ステータモジュールの各々が前記ロータと共にモジュール仕様の磁気回路（１２０）を形成しており、
−各ステータモジュールが、前記ロータと前記ステータとの間に相対移動がある場合にモジュール仕様の出力電圧を生成する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ステータモジュールがそれぞれ、他のステータモジュールから独立して前記発電機から取り外したり、前記発電機に取り付けることができ、他のステータモジュールから独立して交換可能であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ステータモジュールがそれぞれ装着デバイスを具えており、このデバイスによって、前記各ステータモジュールと前記ロータとの間の距離をモジュール仕様のベースで調整することができることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記少なくとも一のステータモジュール、好ましくは全ステータモジュールが、モジュール仕様の冷却デバイス（６７０）を具えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、
−前記ステータモジュールが磁気ヨーク（１２５）を具え、
−前記モジュール仕様の冷却装置が、前記ロータから外れている前記磁気ヨークのヨーク外側面上に間接的又は直接的に配置されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記少なくとも一のステータモジュール、好ましくは全ステータモジュールが、前記モジュール仕様のコイルによって生じるＡＣ電圧を変換又は整流するコンバータ又は整流器（６１０、６３０、６４０、６５０）を具え、前記モジュール仕様の出力電圧としてモジュール仕様のＡＣ電圧又はＤＣ電圧を生成することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記コンバータ又は整流器が、前記ロータ及び前記ヨーク外側面から外れている前記モジュール仕様の冷却装置（６７０）の外側面に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ステータのステータモジュールが物理的に同じであることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ステータモジュールに対向する面において、前記ロータがその回転角度に依存する磁気抵抗（Ｒｍ）を有し、前記ステータモジュールのコイルの磁束の大きさが前記ロータの各回転角度に依存して、前記ロータが回転する間に変化することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ステータモジュールのマグネットが永久磁石であることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ロータの回転軸の周りのステータモジュールの配置が回転対称であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ステータモジュールに対向する面において、前記ロータが前記ステータモジュールの方向において半径方向に延在する歯（１５０）を具えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記隣接する歯の間の中間スペースが、前記歯の物質より磁気抵抗が高い物質で、全体的に又は部分的に埋められていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記ロータが、前記ステータの周りの外側にあるいはステータ内に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力又は水力エネルギィ装置において、前記プロペラが、前記発電機のロータに連結されており、これらのプロペラとロータが一緒に回転することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の序文に書かれた特徴を有する風力又は水力エネルギィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
何年もの間、電力エネルギィは風力タービンを利用して風から得ており、このタービンはこれまでにより大きなものになってきた。入手可能な電力レベルは、とりわけ、風力タービンの直径に依存している。従って、電力レベルが高いということは、タービンの直径が大きく、プロペラのブレード長が長いことを意味する。プロペラチップの円周速度には技術的な制限があり、この結果、これまでは回転速度が遅かった。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、高電力レベルで発電することができるが、単純で軽量なデザインの風力または水力エネルギィ装置を特定するという目的に基づく。
【０００４】
本発明によれば、この目的が、請求項１に請求されている特徴を有する風力又は水力エネルギィ装置によって達成される。本発明による風力又は水力エネルギィ装置の有利な改良点が、従属請求項に記載されている。
【０００５】
従って、本発明によれば、風力又は水力エネルギィ装置が、少なくとも一のプロペラと、ロータとステータを具える少なくとも一の発電機を有する電力エネルギィ生成装置として提供されている。この風力又は水力エネルギィ装置は、ステータが機械的及び電気的に互いに独立しており、各々がロータと相互作用する少なくとも２つのステータモジュールで形成されており、このステータモジュールの各々が少なくとも一のモジュール仕様のマグネットと、このマグネットの磁束の少なくとも一部が流れる少なくとも一のコイルを具え、各ケースにおいてこのステータモジュールの各々が、ロータと共にモジュール仕様の磁気回路を形成しており、各ステータモジュールが、ロータとステータの間に相対移動が生じた場合に、モジュール仕様の出力電圧を生成する。
【０００６】
本発明の風力又は水力エネルギィ装置の１つの主な利点は、ステータが別々のステータモジュールから形成されていることであり、これによって、特に、風力発電装置用のもののように地面から非常に高い位置で、ステータを特に簡単に取り付けることができる。従って、周知の風力又は水力エネルギィ装置の場合のように、ステータの取り付けにステータ全体を一体にして運搬し取り付ける必要がなくなる。実際、それぞれの取り付け位置にステータモジュールごとに移動させて、例えばクレーンを用いて、現場で取り付けを行うことができる。
【０００７】
本発明の風力又は水力エネルギィ装置の更なる主な利点は、故障が生じた場合、個々のステータモジュールを交換できることである。従って、ステータ全体を交換する必要がなく、修理の際のコストを節減することができる。
【０００８】
本発明の風力又は水力エネルギィ装置の更なる利点は、限界温度が過剰にならないようにするために発電機の稼働中に加熱され、冷却が必要である構成部品がすべて、発電機のステータ内に配置されていることである。ステータを外側から冷却することは技術的に比較的簡単であり、低コストで実現できる。これらの部分と磁束を担う要素は、ロータ内に配置されており、再磁化または渦電流によって加熱できる。また、熱伝達及び／又は放熱によってステータで加熱することもできる。これらは本発明による風力又は水力エネルギィ装置の場合、温度が重要でない部品によって形成することができ、その結果更に冷却する必要がない。換言すると、本発明による風力又は水力エネルギィ装置の１つの主たる利点は、非常に高い電力レベルが生じる場合でも、ステータ部分を冷却する必要があるだけで、ロータの冷却が不要であることである。
【０００９】
ステータモジュールのステータ側コイルは、風力又は水力エネルギィ装置が連結されている電力供給システムの構成によっては、例えば、適宜の電流と電力を提供できるようにするために、電気的に相互接続されている。
【００１０】
この風力又は水力エネルギィ装置は、少なくとも定格１ｋＷの装置であることが好ましい。これは、一般的に送電システムを経済的に使用するために必要な定格である。
【００１１】
ステータモジュールは好ましくは、他のステータモジュールから独立して、発電機から取り外して、発電機に取り付けることができるようにすると共に、他のステータモジュールから独立して交換できるように設計されている。
【００１２】
また、ステータモジュールが装着デバイスを具えており、これによって、各ステータモジュールとロータとの間の距離を、モジュール仕様のベースで調整できるようにすることは利点であると考えられる。
【００１３】
好ましくは、ステータモジュールの少なくとも１つが、好ましくはすべてのステータモジュールが、モジュール仕様の冷却デバイスを具える。
【００１４】
更に、ステータモジュールが磁性ヨークを具えており、モジュール仕様の冷却デバイスが、ロータから外れているこの磁性ヨークのヨーク外側面上に間接的に又は直接的に配置されていることが利点であると考えられる。
【００１５】
ステータモジュールの少なくとも１つ、好ましくはすべてのステータモジュールがそれぞれ、コンバータ又は整流器を具え、モジュール仕様のコイルによって生成されたＡＣ電圧を変換又は整流し、モジュール仕様の出力電圧として、モジュール仕様のＡＣ電圧又はＤＣ電圧を生成する。
【００１６】
好ましくは、コンバータ又は整流器は、ロータ及びヨーク外側面から外れているモジュール仕様の冷却デバイスの外側面に設けられている。
【００１７】
構築コストを下げるという意味では、ステータのステータモジュールが、物理的に同じであることが利点であると考えられる。
【００１８】
好ましくは、ステータモジュールに対向するロータの面に、ロータがそれぞれの回転角度に依存する磁気抵抗（Ｒｍ）を有し、ステータモジュールのコイルの磁束の大きさが、ロータのそれぞれの回転角度に依存するとともに、ロータが回転する間に変化する。
【００１９】
好ましくは、ステータモジュールのマグネットは、永久磁石で形成されている。代替的に、磁束を発生するのに永久磁石に代えて電磁石を使用することもでき、あるいは電磁石と永久磁石を組み合わせて使用しても良い。
【００２０】
好ましくは、ロータの回転軸の周りのモジュールの配置が回転対称である。
【００２１】
例として、ロータはステータの周りの外側に配置されていても良く、ステータの中に配置されていても良い。
【００２２】
好ましくは、風力又は水力エネルギィ装置のプロペラは、発電機のロータに連結されており、これらが一緒に回転する。従って、ロータとプロペラの間にギアボックスを設けて、重量とコストを抑える必要がない。
【００２３】
例えば三相などの多相電力を生成するには、ステータの磁気回路の配置の回転対称角度と、ロータの磁気抵抗の局所分布の回転対称角度が異なっていれば、有利であると考えられる。回転対称角度の差によって、ステータとロータのポールピッチが異なることになり、従って、多相システム用の電流を生成することが可能になる。
【００２４】
ステータの回転対称角度とロータの回転対称角度とは、本発明が単一の電流及び電圧相を生成するのであれば、同じである。
【００２５】
好ましくは、ステータに対向する面において、ロータが外側に向けて半径方向に延在する歯を有する。歯の構造、又は歯のプロファイルによって、ロータの面に、特に簡単な方法でロータの各回転角度に応じた磁気抵抗を作ることができる。好ましくは、ロータの面の歯は、磁気抵抗が低い物質、すなわち、磁場がかかると高い磁束が生じる物質でできている。例えば、この歯に適している物質の１つは、強磁性物質である。これは、非常に透磁率が高いためである。
【００２６】
ステータの隣接する歯の間の中間スペースは、例えば、全体的にあるいは部分的に、歯の物質より、より磁気抵抗が高い物質で満たされている。例えば、この隣接する歯の間の中間スペースは、プラスチック又は樹脂で満たすことができる。
【００２７】
しかしながら、隣接する歯の間の中間スペースをフリーにしておくことは、特に有利であると考えられる。なぜなら、ロータが回転するときに、露出した歯がステータとロータの間のエアギャップに空気の渦を生じさせ、これによって、ロータとステータが冷却されるためである。
【００２８】
特に好ましくは、各ケースの各ステータモジュールが、少なくとも一のステータ側のコイルを通る磁束案内要素を有し、コイル領域における磁束案内要素の断面積がステータ側マグネットの断面積より小さい。
【００２９】
これらの断面積がこの方法で改良されるのであれば、ステータ側のコイルの領域において磁束密度が生じる。
【００３０】
対応するやり方において、磁束案内ステータ側要素は、コイル領域において、ロータとのインターフェースを形成するリム端部の面積より小さくても良い。この改良も、コイル領域における磁束を密にするが、この場合、ロータとステータとの間のインターフェースにおいて、エアギャップの場に影響することがある。
【００３１】
ステータを通る力線を可能な限り最適な方法で案内するために、磁気回路のステータ側部分に、各ステータ側部分の残りの物質より高い仕様の磁気抵抗を有する少なくとも一の磁束バリアを設けるようにしても良い。このような磁束バリアは、力線が磁気バリアを通過できないか、わずかしか通過しないため、その結果磁束バリアの周りを通過しなければならず（少なくとも、大部分は）、力線のプロファイルを変える。
【００３２】
更に、ステータ側のマグネットを、磁束案内ステータ側物質中に埋め込むことは有利であると考えられる。
【００３３】
プロペラの回転速度に依存する発電機の出力電圧及び出力周波数を変換するのに、コンバータを使用することが好ましい。
【００３４】
また、ロータの構造を一方向に傾ける、あるいは、例えばそれぞれ半分を両方向に傾けて（矢印で示す傾斜）、とりわけ、コギングトルクを低減し、発生する音に良い影響を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明を例示的実施例に関する以下のテキストにおいて、より詳細に説明する。
【図１】図１は、電力伝達システムに接続された、本発明に係る風力エネルギィ装置を有する構成の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図６】図６は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図７】図７は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図８】図８は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図９】図９は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１０】図１０は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１５】図１５は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１６】図１６は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１８】図１８は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図１９】図１９は、図１に示す風力エネルギィ装置用の発電機のステータモジュールの実施例を示す図である。
【図２０】図２０は、図１に示す風力エネルギィ装置用のロータの斜めに回る歯の実施例を示す図である。
【図２１】図２１は、図１に示す風力エネルギィ装置用のロータの斜めに回る歯の別の実施例を示す図である。
【００３６】
明確にするために、これらの図面中の同一又は比較可能な構成要素については、同じ符号を常に使用している。
【００３７】
図１は、電力伝達システム２０に接続された風力エネルギィ装置１０を有する構成を示す。この風力エネルギィ装置１０は、風力エネルギィを電気エネルギィに変換し、この電気エネルギィを電力伝達システム２０に送る。
【００３８】
風力エネルギィ装置１０は、複数の刃４０を有するプロペラ３０を具える。図１に示す例示的実施例では、プロペラ３０は３枚の刃を有するが、もちろん、プロペラ３０はこれ以上又はこれより少ない刃を有するものでも良い。
【００３９】
プロペラ３０は、風力エネルギィ装置１０の発電機６０に接続されたシャフト５０を中心に回転する。プロペラ３０の上の風の動きが、プロペラ３０をシャフト５０を中心に回転させ、この結果、発電機６０が電流Ｉを発生し、電力伝達システム２０に送られる。
【００４０】
例として、図２は、部分的に示した発電機６０の実施例を示す。図２は、従って、発電機６０のステータを形成するステータモジュール１００を他のステータモジュールと共に示しており、このステータモジュールの詳細については記載しない。更に、この図は、発電器６０のロータの一部１１０を示しており、このロータも詳細には記載しない。
【００４１】
図２の符号１２０は、磁気回路を示しており、ステータ側において、ステータモジュール１００の磁束案内素子１２５と、ステータモジュール１００のモジュール仕様のマグネット１３０、並びにステータモジュール１００の２つのモジュール仕様のコイル１４０と１４１を具える。モジュール仕様のマグネット１３０によって生じる磁束の少なくとも一部が、モジュール仕様のコイル１４０と１４１を流れる。ステータモジュール１００の磁束案内素子１２５は、ステータモジュール１００の磁性ヨークとも呼ばれる。
【００４２】
更に、磁気回路１２０は、ロータの一部１１０を具える。ロータの部分１１０は、ステータに対するロータの各回転角度に依存する磁気抵抗Ｒｍを形成する。例えば、図２は、ロータ１１０が、磁気抵抗の小さい歯１５０を有することを示している。歯１５０は、ギャップ１６０によって互いに分離されており、このギャップは歯１５０の磁気抵抗より高い磁気抵抗を作っている。ここでロータ１１０がステータモジュール１００に対して回転すると、磁気回路１２０の全磁気抵抗が周期的に変化する。この抵抗は、常に、ステータに対するロータの各回転角度に依存する。
【００４３】
例えば、モジュール仕様のマグネット１３０が一定の地場強度を作ると仮定すると、磁気回路１２０を通る磁束は、ロータの各位置に依存する。ロータ１１０が図２に示すように整列している場合、磁気回路１２０の磁束が最大になる。逆に、ロータが回転すると、この磁束が少なくなる。この２つのモジュール仕様のコイル１４０と１４１における磁束の変化によって、２つのコイルの導電体端部において電圧が生じ、これが図１に示すように電気エネルギィとして電力伝達システム２０へ出力される。
【００４４】
更に、図２に見られるように、ステータモジュール１００の磁束案内要素１２５は、Ｕ字型断面を有し、２つのリム端部２００と２１０を有する。このリム端部が、ロータの部分１１０における歯１５０とギャップ１６０と相互作用する。断面Ｕ字型の磁束案内要素１２５の構成は、この場合一例として考えるべきであり、磁束案内要素１２５は、もちろん、別の実施例との関連で以下により詳細に説明するように異なる形状であっても良い。
【００４５】
ロータ表面を平滑にするために、ギャップ１６０を歯１５０の物質と異なる磁気抵抗を有する物質で満たすようにしてもよい。例えば、ギャップ１６０をプラスチック又は樹脂で満たすことができる。
【００４６】
しかしながら、ギャップ１６０を空気で満たすだけにしておくことが特に有利であると考えられる。この結果、ロータが回転すると、ロータとステータの間のギャップ内で空気が渦巻き、ロータ及びステータがこの空気流によって冷却される。
【００４７】
ステータ仕様のマグネット１３０は、永久磁石又は電磁石であってもよい。
【００４８】
図３は、ステータモジュール１００の改良型の別の実施例を示す図である。この図３に示す例示的実施例では、ステータモジュール１００のモジュール仕様のマグネット１３０が磁束案内要素１２５の物質に埋め込まれている。これ以外は、この図３に示す例示的実施例は、図２に示す例示的実施例に対応している。
【００４９】
例として、図４には、２つのモジュール仕様のマグネット１３０と１３１があるステータモジュール１００の実施例が示されている。この２つのモジュール仕様のマグネットは、Ｕ字型磁束案内要素１２５のリム端部２００と２１０に配置されている。これ以外は、図４に示す実施例は、図２及び３に示す実施例に対応している。
【００５０】
図５は、ステータモジュール１００の一実施例を示す図であり、ここでは、磁束案内モジュール仕様の要素１２５の、モジュール仕様のコイル１４０及び１４１の領域における断面積が、リム端部２００及び２１０の領域における断面積より小さい。好ましくは、ロータの歯１５０の形状がリム端部２００及び２１０の形状と断面積に合致している。例えば、リム端部の断面と歯１５０の断面が同じである。
【００５１】
図６は、発電機６０のステータモジュール１００の一実施例を示す図であり、ここでは、モジュール仕様のコイル１４０と１４１の領域において、磁束が同様に密集している。図に見られるように、磁束案内ステータ側要素１２５は、モジュール仕様のコイル１４０と１４１の領域における断面積が、磁束案内ステータ側要素１２５の湾曲した領域１２６における断面積より小さい。
【００５２】
例として、図７は、図４及び５に示す実施例を組み合わせた形のステータモジュール１００の実施例を示す。例えば、図７は、磁束案内ステータ側要素１２５のリム端部２００と２１０に配置した２つのモジュール仕様のマグネット１３０と１３１を示している。この図は、また、リム端部２００と２１０の断面と、モジュール仕様のマグネット１３０と１３１の断面が、２つのモジュール仕様のコイル１４０と１４１の領域における磁束案内ステータ側要素１２５の断面より大きいことを示している。
【００５３】
図８は、ステータモジュール１００の一実施例を示す図であり、ここでは、ステータモジュール１００の磁束案内要素１２５が櫛状であるか櫛の形をしている。好ましくは、磁束案内要素１２５が、内側に向けて半径方向に形成されたリムを有する湾曲した櫛であり、３つのリムには、例として図８において符号３００、３０１、及び３０２が付されている。
【００５４】
ステータモジュール１００のポールピッチと、ロータのポールピッチは、図８に示す実施例では同じであり、この結果、モジュール仕様のコイル１４０、１４１、１４２に発生する電圧は、同相であるか、あるいは、１８０°の位相オフセットを有する。従って、ステータ側コイルを適宜接続すると、単相電力伝達システム用の電流と電圧が生じる。
【００５５】
図９に示す実施例では、ステータモジュール１００の磁束案内ステータ側要素１２５が、同様に、図８を参照してすでに説明したような櫛型構造の湾曲した要素によって形成されている。しかしながら、図８に示す実施例とは対照的に、ステータとロータの間のポールピッチは同一ではなく、この結果、モジュール仕様のコイル１４０、１４１、及び１４２に生じる電圧は、互いに対して、ステータとロータの間のポールオフセットによる位相オフセットを有する。このようなオフセットによって、例えば、三相といった、多相電流及び電圧を、多相、特に、三相電力伝達システム用に作ることができる。
【００５６】
図１０は、モジュール仕様のマグネット１３０、１３１、及び１３２が、ステータモジュール１００の磁束案内ステータ側要素１２５のリム３００、３０１、及び３０２の長手方向に沿って整列しているステータモジュール１００の実施例を示す図である。この改良型では、ステータに対してロータが相対的に回転する結果、リム内の力線の方向が変化して、ステータ側コイル１４０、１４１、及び１４２に生じた電圧の位相が変化する。
【００５７】
図１１は、特に磁気抵抗が高い磁束バリア４００が磁束案内ステータ側要素１２５のリム３００、３０１、及び３０２に一体化されているステータモジュール１００の実施例を示す。磁束バリア４００の機能は、磁気力線を磁束案内ステータ側要素１２５内に適当な方法で案内して、できるだけ高い効率レベルを達成することである。
【００５８】
図１２及び１３は、ステータモジュール１００をどのように組み合わせて完全なステータ５００を形成するのかを示す一実施例である。図に見られるように、各ステータモジュール１００は、それぞれ、２本の取付ピン５１０を有しており、これによって、各ステータモジュールが隣接するステータモジュールと、例えばブラケットによって連結される。また、取付ピン５１０に取付リングを設けるようにしても良い。この取付リングは、図１３に符号５２０で示されている。このリングの直径は、ステータ５００の直径に対応する。
【００５９】
また、図１２及び１３に見られるように、各ステータモジュール１００は２つのリングセグメント５３０と５４０を具え、これらのセグメントはステータモジュール１００の磁束案内要素又は磁性ヨーク１２５に外側に取り付けられている。例として、モジュール仕様の冷却装置を第１の外側リングセグメント５３０に一体的に設けるようにしても良く、ロータから外れている磁性ヨーク１２５のヨーク外側面に間接的にあるいは直接的に配置することもできる。
【００６０】
例として、コンバータ又は整流器を、第１の外側リングセグメント５３０に取り付けられた第２の外側リングセグメント５４０に一体的に設けるようにして、モジュール仕様のコイルによって生成したＡＣ電圧を変換または整流して、モジュール仕様の出力電圧としてモジュール仕様のＡＣ電圧又はＤＣ電圧を生成するようにしても良い。図１３に示す例示的実施例では、コンバータ又は整流器がそれぞれ、ロータ１１０及び磁性ヨーク１２５から外れた第１のリングセグメント５３０の外側面、従って、ヨーク外側面から外れたモジュール仕様の冷却装置の外側面に配置されている。従って、この冷却装置は、内部の磁性ヨーク１２５と外部のコンバータ又は整流器の両方を有利に冷却する。
【００６１】
例として、図１４は、それぞれが２つの取付ピン５１０を用いて装着されており、一体化したモジュール仕様の冷却装置を伴う外側リングセグメント５３０を有するステータモジュール１００を示す。冷却デバイスは、それぞれ、ヨーク１２５のヨーク外側面に取り付けられている。しかし、この例示的実施例には、コンバータ又は整流器を伴う第２の外側リングセグメントはない。
【００６２】
例として、図１５は、ブラケットによって互いに連結したステータモジュール１００を示しており、この詳細は示していない。この例示的実施例では、冷却装置及び／又はコンバータ又は整流器用の外側リングセグメントがない。
【００６３】
例として、図１６は、モジュール仕様のマグネット１３０とモジュール仕様のコイル１４０を有するステータモジュール１００の１つの可能な実施例を示す。コイル１４０は、外部電気接続子６００を有しており、これによってステータモジュール１００は他のステータモジュールと電気的に接続することができる。
【００６４】
例として、図１７は、モジュール仕様の整流器６１０がモジュール仕様のコイル１４０の電気接続子６００に接続されているステータモジュール１００の１つの可能な実施例を示す。整流器６１０の外部接続子６２０を用いて、その他のステータモジュールにステータモジュール１００を電気的に接続している。
【００６５】
例として、図１８は、ステータモジュール１００の１つの可能な実施例を示しており、ここで、モジュール仕様のコンバータ６３０は、３つのモジュール仕様のコイル１４０の電気接続子６００に接続されている。このコンバータ６３０は、モジュール仕様の整流器６４０と下流側モジュール仕様のインバータ６５０とで形成されている。コンバータ６３０の外部接続子６６０を用いて、その他のステータモジュールにステータモジュール１００を電気的に接続している。更に、ステータモジュール１００は、冷却装置を有しており、これには、符号６７０が付されている。
【００６６】
例として、図１９は、図１に示す発電機６０を、ロータ１１０がステータ１００の外側を移動できるように設計する可能性を示す。図２乃至１８に示す変形例はすべて、外付けロータの形式であっても良い。
【００６７】
例として、図２０は、歯１５０が図１に示す回転軸５０に平行に並ぶ必要がないことを示す。図に見られるように、図２０に示す実施例では、斜めのプロファイルを有するロータの歯１５０が設けられている。これは、歯１５０が斜めに並ぶあるいは、ロータの回転軸５０に対して角度を成して並んでいるためである。
【００６８】
対応して、ステータモジュール１００の磁束案内ステータ側要素１２５のリムも、斜めに整列していても良いし、あるいは、発電機の回転軸５０に対して角度を成して並んでいてもよい。
【００６９】
例として、図２１は、傾斜した歯の形状を示しており、ここでは、歯が矢型に傾斜している。従って、各歯の一部分がそれぞれ回転軸から離れる方向を向いているが、対称的に、それぞれの歯のこの部分に隣接する部分は、再度回転軸の方向を向いており、従って、回転軸に沿って見ると歯ごとに全体的に矢型の構造を形成している。
【符号の説明】
【００７０】
１０    風力エネルギィ装置
２０    電力伝達システム
３０    プロペラ
４０    刃
５０    シャフト
６０    発電機
１００  ステータ側部分
１１０  ロータ側部分
１２０  磁気回路
１２５  磁束案内モジュール仕様要素
１２６  湾曲したもしくは底領域
１３０  マグネット
１３１  マグネット
１３２  マグネット
１４０  ステータ側コイル
１４１  ステータ側コイル
１４２  ステータ側コイル
１５０  歯
１６０  ギャップ
２００  リム端部
２１０  リム端部
３００  リム
３０１  リム
３０２  リム
４００  磁束バリア
５００  ステータ
５１０  取付ピン
５２０  取付リング
５３０  第１リングセグメント
５４０  第リングセグメント
６００  電気接続子
６１０  モジュール仕様の整流器
６２０  外部接続子
６３０  モジュール仕様のコンバータ
６４０  モジュール仕様の整流器
６５０  モジュール仕様のインバータ
６６０  外部接続子
６７０  冷却装置
Ｉ      電流
Ｒｍ    抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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