(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアレス風力タービン（１００）のリング状多極同期発電機（１）であって、
回転子（４）と、
歯（８）、および、前記歯（８）の間に配置され固定子巻線を受け入れるスロット（１０）を有する固定子（６）と、
を有し、
前記固定子（６）は、おのおの、複数の歯（８）およびスロット（１０）を有する固定子セグメント（３１〜３４）に、円周方向に分割されており、
少なくとも２つの固定子セグメント（３１〜３４）が、円周方向に互いにオフセットされており、
各固定子セグメント（３１〜３４）は、前記固定子巻線の一部を巻線セグメント（５１〜５４）として受け入れ、非隣接の固定子セグメント（３１、３３；３２、３４）の巻線セグメント（５１、５３；５２、５４）が互いに相互接続され、および／または、前記各巻線セグメント（５１〜５４）は、互いに異なる整流器（６１〜６４）に接続されている、
同期発電機（１）。
【請求項２】
前記整流器（６１〜６４）は、それぞれ、共通直流リンクに接続されている、
請求項１に記載の同期発電機（１）。
【請求項３】
前記非隣接の固定子セグメント（３１、３３；３２、３４）の前記巻線セグメント（５１、５３；５２、５４）が接続される前記整流器の組は、Ｂ１２ブリッジを構成する、
請求項１又は２に記載の同期発電機（１）。
【請求項４】
ギアレス風力タービン（１００）のリング状多極同期発電機（１）であって、
回転子（４）と、
歯（８）、および、前記歯（８）の間に配置され固定子巻線を受け入れるスロット（１０）を有する固定子（６）と、
を有し、
前記固定子（６）は、おのおの、複数の歯（８）およびスロット（１０）を有する固定子セグメント（３１〜３４）に、円周方向に分割されており、
少なくとも２つの固定子セグメント（３１〜３４）が、円周方向に互いにオフセットされており、
非隣接の固定子セグメント（３１、３３；３２、３４）の巻線セグメント（５１、５３；５２、５４）が、互いに電気的に直列に接続されている、
同期発電機（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの歯（８）が固定子極を形成し、２つの固定子極が極対を形成し、各固定子セグメント（３１〜３４）の極対数が２の倍数である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項６】
４つの固定子セグメント（３１〜３４）が設けられ、かつ、前記固定子セグメント（３１〜３４）は２つのセグメントグループ（３１、３３；３２、３４）に分けられ、各セグメントグループ（３１、３３；３２、３４）の極対数が４の倍数であるか、または、セグメントグループ（３１、３３；３２、３４）の前記固定子セグメント（３１〜３４）同士が異なる数の極対を有する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項７】
１つの固定子セグメント（３１〜３４）のスロット（１０）および歯（８）は、等間隔に配置されており、
前記少なくとも２つの固定子セグメント（３１〜３４）は、隣接する固定子セグメント（３１〜３４）の隣接する歯（８）または前記隣接する固定子セグメント（３１〜３４）の隣接するスロット（１０）の間隔が、同じ固定子セグメント（３１〜３４）の隣接する歯（８）またはスロット（１０）とは互いに異なるように、円周方向に互いにオフセットされている、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項８】
第１の固定子セグメント（３１）の第１および第２のスロット（１０）、または、
前記第１の固定子セグメント（３１）の第１および第２の歯（８）、の互いの平均間隔がｎ×ａであり、ここで、
ａは、前記第１の固定子セグメント（３１）の２つの隣接するスロット（１０）または歯（８）の平均間隔であり、
ｎは、前記第１および第２のスロット（１０）の間のスロット（１０）の数、または、前記第１および第２の歯（８）の間の歯（８）の数よりも値が１小さい数であり、
前記第１のスロット（１０）の、第２の固定子セグメント（３２）上にあるさらなるスロット（１０）に対する平均間隔、または、前記第１の歯（８）の、前記第２の固定子セグメント（３２）上にあるさらなる歯（８）に対する平均間隔が、ｎ×ａ＋ｖまたはｎ×ａ−ｖであり、ここで、ｖは、前記第１および第２の固定子セグメント（３１、３２）の間の前記オフセットを表し、かつ、０よりも大きく、ａ未満である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項９】
前記オフセット（ｖ）の値は、０．２×ａ〜０．３×ａである、
請求項８に記載の同期発電機（１）。
【請求項１０】
前記固定子巻線は、相ごとに巻線相（８５０）を有し、
巻線相（８５０）は、第１の固定子セグメント（３１）において第１のスロット（８５１）に通して配置され、かつ、第２のスロット（８５２）に逆方向に通され、ループが、前記第１のスロット（８５１）および前記第２のスロット（８５２）の間の前記歯（８）の周囲に配置され、
前記巻線相（８５０）は、さらに、前記第１の固定子セグメント（３１）において第３のスロット（８５３）に通して配置され、かつ、第４のスロット（８５４）に逆方向に通され、他のループが、前記第３のスロット（８５３）および前記第４のスロット（８５４）の間の前記歯（８）の周囲に配置される、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項１１】
前記第１および第２のスロット（８５１、８５２）の間、または、前記少なくとも１つのループに、５つのスロット（８）および６つの歯（１０）が位置している、
請求項１０に記載の同期発電機（１）。
【請求項１２】
前記巻線相（８５０）が、セグメントグループ（３１、３３；３２、３４）の、１つの固定子セグメント（３１〜３４）および／またはすべての固定子セグメント（３１、３３；３２、３４）を通して、連続的に巻回されている、
請求項１０または１１に記載の同期発電機（１）。
【請求項１３】
前記固定子（６）および／または前記固定子巻線は、前記同期発電機（１）の回転軸（２）に対して点対称である、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項１４】
前記固定子（６）の前記スロット（１０）はすべて同一であり、前記固定子セグメント（３１〜３４）の前記オフセット（ｖ）は、相応に適合させた歯（８＋、８−）によって実現されている、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の同期発電機（１）。
【請求項１５】
固定子薄板スタックを形成するための組立用の複数の固定子薄板を含む薄板セットであって、各固定子薄板が、歯（８）およびスロット（１０）を生成するための複数の歯領域および複数のスロット領域を有し、前記薄板セットは、
それぞれ同一の歯（８）およびスロット（１０）を生成するための歯領域およびスロット領域を有する少なくとも１つの標準薄板と、
円周方向に拡幅された歯（８＋）もしくは歯領域を生成するための、または、円周方向に拡幅されたスロットもしくはスロット領域を形成するための、拡大領域（３８）を有する少なくとも１つの拡大薄板と、
円周方向に縮幅された歯（８−）もしくは歯領域を形成するための、または、円周方向に縮幅されたスロットまたはスロット領域を形成するための、縮小領域（３６）を有する少なくとも１つの縮小薄板と、
を備える、薄板セット。
【請求項１６】
各拡大薄板の拡大領域（３８）が、円周方向に偏心しており、および／もしくは、
前記拡大領域（３８）は、前記円周方向に鏡面対称であり、
ならびに／または、
各縮小薄板の縮小領域（３６）が、円周方向に偏心しており、および／もしくは、
前記縮小領域（３６）は、前記円周方向に鏡面対称である、
請求項１５に記載の薄板セット。
【請求項１７】
請求項１５に係る薄板セットの標準薄板、拡大薄板、および縮小薄板からなる第１の薄板層を形成するステップであって、
前記拡大薄板は、固定子セグメントが正のオフセットで互いに隣接する領域に配置され、
前記縮小薄板は、固定子セグメントが負のオフセットで互いに隣接する領域に配置されている、ステップと、
第２の薄板層を形成するステップであって、
拡大薄板および縮小薄板が、前記拡大薄板および縮小薄板の上側が下方を向きかつ前記拡大薄板および縮小薄板の下側が上方を向くように、前記第１の薄板層の前記拡大薄板および縮小薄板に対してそれぞれ反転され、
前記拡大薄板および縮小薄板は、おのおの、前記拡大薄板および縮小薄板の拡大領域または縮小領域で互いに重なり合っており、その結果、前記拡大領域または縮小領域が偏心して配置されていることによって、前記薄板がそれぞれ部分的に重なっている、ステップと、
を有する、固定子薄板スタックの製造方法。
【請求項１８】
ギアレス風力タービン（１００）のリング状多極同期発電機（１）であって、
空間を内部に有し、且つ、前記空間の周囲に放射状に延在し巻線が巻かれた複数の回転子極片（１２）を有する回転子（４）と、
歯（８）、および、前記歯（８）の間に配置され固定子巻線を受け入れるスロット（１０）を有する固定子（６）と、
を有し、
前記固定子（６）は、おのおの、複数の歯（８）およびスロット（１０）を有する固定子セグメント（３１〜３４）に、円周方向に分割されており、
少なくとも２つの固定子セグメント（３１〜３４）が、円周方向に互いにオフセットされている、
同期発電機（１）。
【請求項１９】
１つの固定子セグメント（３１〜３４）のスロット（１０）および歯（８）は、等間隔に配置されており、
前記少なくとも２つの固定子セグメント（３１〜３４）は、隣接する固定子セグメント（３１〜３４）の隣接する歯（８）または前記隣接する固定子セグメント（３１〜３４）の隣接するスロット（１０）の間隔が、同じ固定子セグメント（３１〜３４）の隣接する歯（８）またはスロット（１０）とは互いに異なるように、円周方向に互いにオフセットされている、
請求項１８に記載の同期発電機（１）。
【請求項２０】
請求項１〜１４又は１８〜１９のいずれか一項に記載の同期発電機（１）を有する風力タービン（１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期発電機に関し、特にギアレス風力タービンのリング状多極同期発電機（multipole synchronous ring generator）に関する。さらに、本発明は、そのような発電機の固定子の固定子薄板スタック（stator laminate stack）を製造するための薄板セット、および、そのような固定子薄板スタックを製造するための対応する方法に関する。さらに、本発明は、同期発電機を有する風力タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンは一般に知られており、発電機によって風力から電流を発生させる。現代のギアレス風力タービンは、大きな空隙径を有するリング状多極同期発電機を有する場合が多い。この場合、空隙径は少なくとも４メートルであり、一般にほぼ５メートルにまで達する。組み立てられた同期発電機は、約１０メートルの空隙径さえ有することができる。
【０００３】
上述のような風力タービン（つまり、同期発電機）の動作中に、ノイズが発生する。このノイズは、大きな物理的形状のために、同期発電機を包囲するかまたは少なくとも部分的に包囲するナセル被覆部（nacelle cladding）のような大きな共鳴体を得ることができる。そのようなギアレス風力タービンの同期発電機は、これら同期発電機の機能的理由から、典型的には約５回転／分〜３５回転／分の速さで非常に緩慢に回転する発電機である。この低速度によって、対応する特別なノイズ、特に１５００回転／分または３０００回転／分で回転する発電機に比べて、特別なノイズが発生し得る。
【０００４】
そのようなギアレス風力タービンの同期発電機、ひいては風力タービンは、それら風力タービンが継続的に動作することによって、混乱をもたらすノイズの永久的な発生源になり得る。今日、特に大型の現代の風力タービンは、ますます、人口集中地域から大きく距離をおいて設置され、動作しているため、風力タービンからのノイズによる混乱は少なくなってもいる。
【０００５】
しかしながら、大きく距離をおいて設置することによっては、ノイズが発生する事実上の問題は原理的には取り除かれておらず、実際上置き換えられているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】US 6 321 439 B1
【特許文献２】DE 10 2009 015 044 A1
【特許文献３】WO 2011/128 095 A2
【特許文献４】DE 103 40 114 A1
【特許文献５】DE 10 2005 061 892 A1
【特許文献６】US 2004/0 036 374 A1
【特許文献７】DE 199 23 925 A1
【特許文献８】DE 101 10 466 A1
【特許文献９】US 4 315 171 A
【特許文献１０】DE 15 38 772 B2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、これら問題の少なくとも１つを解決することが本発明の目的である。特に、上述のような同期発電機のノイズの発生を低減することを目的とする。少なくとも既知の解決策の代替的な解決策を提案することを目的とする。
【０００８】
ドイツ特許商標庁が本ＰＣＴ出願の優先権出願について従来技術（特許文献１〜１０）をサーチした。
【０００９】
本発明によれば、請求項１に係る同期発電機、特に、ギアレス風力タービンのリング状多極同期発電機が提案される。このような、ギアレス風力タービンのリング状多極同期発電機は、複数の固定子極、特に少なくとも４８個の固定子歯を有し、多くの場合さらに相当多くの固定子歯、例えば、特に９６個またはこれより多くの固定子歯さえ有する。発電機の磁気活性領域、つまり、回転子（電機子ともいわれる）および固定子の両方は、同期発電機の回転軸周りのリング状領域に配置されている。したがって、特に空隙の半径の０％から少なくとも５０％の領域には、電流を通す材料が存在しない（つまり、同期発電機の電場が存在しない）。特に、この内部は完全に空いており、基本的にはこの内部を利用することもできる。多くの場合、この領域は、空隙の半径の０〜５０％よりも大きく、特に最大で空隙の半径の０〜７０％、または、０〜８０％でさえある。設計に応じて、この内部領域内に支持構造を設けることもできるが、いくつかの実施形態では支持構造を軸方向にずらすことができる。
【００１０】
本同期発電機は、上述のように、回転子および固定子を有する。風力タービンの空気力学的意味でのローターとも表現上区別するために、回転子を電機子ということもある。
【００１１】
固定子には、歯と、歯の間に配置されたスロットとが設けられている。スロットが１つまたは複数の固定子巻線を受け入れることによって、固定子巻線がスロットを通って、歯の周囲に配置されている。
【００１２】
固定子は、複数の固定子セグメントに、円周方向に分割されている。これら固定子セグメントは、おのおの、複数の歯および複数のスロットを有し、少なくとも２つの固定子セグメントが、円周方向に互いにオフセットまたはインターリーブされている。すべての固定子セグメントは、円周方向に互いに隣り合って配置され、さらに特に互いにスロット幅の約４分の１または他の大きさのスロット幅でインターリーブまたはオフセットされている。すなわち、固定子セグメントは、固定子セグメントのスロットおよび歯が円周方向に一様に交互に配置され、かつ、この一様な配置が次の隣接する固定子セグメントへの移行部において、より幅広もしくはより幅狭のスロットまたはより幅広もしくはより幅狭の歯によって、または、より幅狭であり得る追加的歯もしくはより幅狭であり得る追加的スロットを配置することによって、または、歯を省略することによって途絶されるように配置されている。この移行部は、基本的に、他の形態で実現されることもできる。よって、スロットおよび歯は、次の隣接する固定子セグメントでも、一様に、特にそれぞれ同じスロット幅または同じ歯幅で交互に配置されている。
【００１３】
その結果、円周方向に完全に一様に分配された各回転子極（各電機子極）は、互いにオフセットまたはインターリーブされた固定子セグメントの歯またはスロットに、このオフセットまたはインターリーブによって、回転子の回転運動中に正確に同時には達せず、より早くまたはより遅れて達する。したがって、１つの回転子極が固定子セグメントの１つの固定子歯に達する一方で、対応する回転子極が、インターリーブまたはオフセットされた他の固定子セグメントの１つの固定子歯に達するのには、わずかな時間差がある。その結果、インターリーブまたはオフセットされた固定子セグメントにおいて、発振、特に互いにわずかにずれた正弦波電流が生じる。その結果、これら電流は次いで、重畳された場合に振幅が低減された高調波を生じることができる。同様に、同じ周波数であるが異なる位相のノイズ同士を直接重畳することによっても、ノイズ、特にノイズレベルを全体的に低減することができる。説明したこれら２つの効果が互いに作用し合うこともできる結果、相乗効果が利用可能である。この相乗効果によって、ノイズをさらに顕著に全体的に低減することができる。
【００１４】
例えば、固定子を４つの固定子セグメント１〜４に分割することができ、また、同様に一例として述べるにすぎないが、各固定子セグメントは、いずれの場合にも、１２個の固定子歯を有することができる結果、固定子は合計４８個の歯を有する。その限りでは、ギアレス風力タービンの比較的小さいリング状多極同期発電機を成し得る。第１および第３の固定子セグメント、ひいてはそれら固定子セグメントのスロットおよび歯は、それぞれ、第２および第４の固定子セグメント、つまり、それら固定子セグメントのスロットおよび歯に対してオフセットまたはインターリーブされ得る。
【００１５】
好ましくは、少なくとも１つの歯が固定子極を形成し、また、２つの固定子極が極対を形成している。本明細書では簡潔にするために、この極対を概念上は固定子極対として使用する。基本的に、固定子極は、複数の歯から形成されることも、分けられた１つの歯から形成されることもでき、これは本明細書においてさして重要ではない。いずれにしても、この実施形態に関し、各固定子セグメントの極対の数が２の倍数であることを提案する。特に、各固定子セグメントの極対の数は６の倍数である。そのような構成、つまり、各固定子セグメントの極対の数が少なくとも２の倍数である構成によって、各固定子セグメントに部分巻線（part-windings）を提供することができる。それにより、各固定子セグメントを、独立した発電機とすることも、他の固定子セグメントと回転子を共有するのみの実際上の独立した発電機とすることもできる。
【００１６】
各セグメントの極対の数が６の倍数である場合、説明した独立の固定子セグメントに三相巻線、特に２つの独立した三相巻線さえ設けることができる。両方の三相巻線は同様に、三相電流信号を発生させることができ、これら２つの三相巻線の三相電流信号は、互いにずれていることができる。これにより、下流側の整流作用が改善される。電流信号を単に電流ということもできる。
【００１７】
好ましくは、４つの固定子セグメントが設けられている。これら固定子セグメントは２つのセグメントグループに分類され、各グループは２つの固定子セグメントを有する。この目的のために、各セグメントグループの極対の数を４の倍数にすることを提案する。その結果、上述のように各固定子セグメントに独立して巻線を巻回することができ、かつ同時に、各固定子セグメントを基本的には対称的に設けることができる。その結果、すべての固定子セグメントは等しい大きさであり、簡単に言えば、それぞれが四分円を占める。互いにインターリーブされた２つの隣接する固定子セグメント間の移行部において、歯が省略されている場合、この（省略された）歯は、省略されているにもかかわらず、計算に含める必要がある。換言すれば、この場合、専用の歯のない固定子極または単一の専用の歯のみを有する固定子極対が存在し得る。しかし、極対の効果は、対応する巻線セクション、つまり、１つの歯と１つまたは複数の他の歯とによって提供される。
【００１８】
代替的に、各セグメントグループの極対の数が４の倍数ではない場合、１つのセグメントグループの各固定子セグメントが異なる数の極対を有することを提案する。例えば、全体で８４個の極対（つまり、特に１６８個の歯）を有する固定子が２つのセグメントグループに分けられることができ、各セグメントグループが２つの固定子セグメントを有する。これら２つのセグメントグループの各固定子セグメントは、交互に配置されている。したがって、各セグメントグループは２つの固定子セグメントを有し、各セグメントグループは４２個の極対を有しており、この場合、一方の固定子セグメントが２４個の極対を有し、もう一方の固定子セグメントが１８個の極対を有する。
【００１９】
この実施形態および他の実施形態のために、各セグメントグループをそれぞれＢ１２ブリッジ（B12 bridge）型の整流器に接続することを提案する。この場合、各セグメントグループには、出力電流として２つの三相系を生じるように巻線を巻回することができる。その結果、６つの異なる相電流を生じるこれら２つの三相系は、Ｂ１２ブリッジによって整流される。したがって、各相がＢ１２ブリッジのブランチに供給され、Ｂ１２ブリッジは、各相を既知の方法によって２つのダイオードを用いて整流する。これら各相の整流された電流は、共通直流リンクまたは他の直流電圧蓄電器もしくは直流蓄電器に送られる。
【００２０】
両セグメントグループがＢ１２ブリッジに接続していること、および、両セグメントグループが、おのおの、整流される２つの三相電流を生じることによって、整流された信号全体は、高調波がほとんどない状態で実現されることができる。これは特に、少なくとも２つの固定子セグメントまたは２つのセグメントグループが互いに円周方向にオフセットまたはインターリーブされていることによって実現される。その結果、一方のセグメントグループの６相が他方のセグメントグループの６相に対してずれることによっても、整流された信号全体におけるこれら相の重畳が減り、したがって高調波は最小限になる。
【００２１】
好ましくは、１つの固定子セグメントの各スロットおよび歯は等間隔に配置され、少なくとも２つの固定子セグメントが互いに円周方向にオフセットまたはインターリーブされている。それにより、隣接する固定子セグメント間の隣接する歯または隣接する固定子セグメント間の隣接するスロットの互いの間隔が、同じ固定子セグメントの隣接する歯またはスロットの互いの間隔とは異なる。したがって、スロットおよび歯は、いずれの場合にも、それらスロットおよび歯の固定子セグメントにおいて等間隔に配置されている。特に、スロットおよび歯は、２つの隣接する固定子セグメント間の移行部（接触領域）におけるスロットは別として、１つの固定子セグメントおよび特に固定子全体のすべてのスロット幅（つまり、円周方向の広がり）が同一であるように配置されている。同様に、１つの固定子セグメントのすべての歯幅、または、固定子全体のすべての歯幅（つまり、円周方向の広がり）さえ、２つの隣接固定子セグメント間の移行部（接触領域）における歯は別として、同一である。
【００２２】
したがって、提案する固定子の構成は、円周方向に完全に一様な歯およびスロットを有する固定子に対応し、この固定子は複数の固定子セグメント、特に等しい大きさの偶数個の固定子セグメントに分けられ、またこの場合、特に１つおきの固定子セグメントが理論的にはスロット幅または歯幅の一部を通じて、発電機の回転軸を中心にして回転され得る。
【００２３】
一実施形態では、固定子を有する同期発電機であって、第１の固定子セグメントの第１のスロットと第２のスロットとの互いの平均間隔、または、第１の固定子セグメントの第１の歯と第２の歯との互いの平均間隔がｎ×ａである同期発電機を提案する。この場合、変数ａは、第１の固定子セグメントの２つの隣接するスロットまたは歯の平均間隔を意味する。したがって、これは、例えば第１のスロットの中心と第２のスロットの中心との間隔、または、第１の歯の中心と第２の歯の中心との間隔を表す。好ましくは、変数ａは固定子全体の隣接する歯の間隔の平均に等しい。
【００２４】
変数ｎは、スロットの間隔または歯の間隔の数、つまり、考慮されている第１のスロットと第２のスロットとの間のスロット数よりも値が１小さい数、または、考慮されている第１の歯と第２の歯との間の歯の数よりも値が１小さい数である。
【００２５】
第１のスロットと、第２の固定子セグメント上に位置するさらなるスロットとの間隔、または、第１の歯と、第２の固定子セグメント上に位置するさらなる歯との間隔は、ｎ×ａ＋ｖまたはｎ×ａ−ｖである。
【００２６】
この場合、変数ｖは、第１の固定子セグメントと第２の固定子セグメントとの間のオフセットまたはインターリーブを意味する。この場合、このインターリーブは０よりも大きいが、スロットの平均間隔ａまたは歯の平均間隔ａ未満である。このオフセットｖが加算されるか減算されるかは、考慮されている２つの固定子セグメントに依存する。２つの固定子セグメントが互いに向かってインターリーブされているかまたはオフセットされている場合、変数ｖは減算され得、２つの固定子セグメントが互いから離れてオフセットされているかまたはインターリーブされている場合、変数ｖは加算され得る。
【００２７】
したがって、この公式の表現から、固定子セグメントの各歯の互いの間隔または各スロットの互いの間隔が平均間隔のｎ倍であること、さらにまた一方では、オフセットｖが、固定子セグメントに対してインターリーブまたはオフセットされた隣接する固定子セグメントに加算されるかまたはこの隣接する固定子セグメントから減算されることが分かる。また、この場合、基本的にオフセットｖおよびスロット間隔ａまたは歯の間隔ａは、円周方向の間隔を意味するものと理解されるべきであるか、または、発電機の回転軸、したがって固定子の中心軸に基づく角を意味するものと理解されるべきである。
【００２８】
好ましくは、オフセットまたはインターリーブの値は、スロット間隔ａまたは歯の間隔ａの０．４〜０．６の値である。特に、オフセットは、そのようなスロット間隔または歯の間隔の約半分である。その結果、各固定子セグメントで発生するノイズおよび／または電流の位相が、対応するノイズまたは電流に対してずれるため、本同期発電機の全体としてのノイズの発生が最小化される。これは特に、対象の成分同士の好ましい重畳によって、したがって互いに低減し合う重畳によって実現される。
【００２９】
好ましくは、各固定子セグメントは、１つまたは複数の固定子巻線の一部を巻線セグメントとして受け入れ、非隣接の固定子セグメントの巻線セグメントは互いに相互接続されている。その結果、固定子セグメントの機械的インターリーブまたは機械的オフセットに加え、対応する電気的インターリーブもまた提供されている。この電気的インターリーブは特に、非隣接の固定子セグメント（つまり、特に１つおきの固定子セグメント）が、特に並列回路内または直列回路内で互いに相互接続されるように行われる。これら固定子セグメントは、各固定子セグメントの巻線セグメント内で同じ周波数および同じ位相角の電流を発生させる。これら非隣接の固定子セグメント間に配置されている他の固定子セグメント、したがって、同様に互いに非隣接の固定子セグメント（つまり、基本的には非隣接の固定子セグメントの第２のグループ）は同様に互いに相互接続され、かつ、共に同じ周波数および同じ位相角を有する電流を発生させる。この場合、通常は三相電流が存在し、これは、対応する非隣接の固定子セグメントの第１のグループについてもあてはまる。好ましくは、インターリーブがそれぞれ、直列回路として実施される結果、巻線セグメントは、当該直列回路において次の非隣接の固定子セグメントの次の巻線セグメントと直接的に配線可能である。したがって、多すぎる導線を互いに並列に引くことを回避することができる。
【００３０】
好ましくは、各巻線セグメントは、第１および第２の整流器に交互に接続されている。したがって、非隣接の固定子セグメントの第１のグループの巻線セグメントは第１の整流器に接続され、非隣接の固定子セグメントの第２のグループの巻線セグメントは第２の整流器に接続されている。同様に、これら２つのグループの電流は、動作中に対応する整流器によって整流され、好ましくは両方の整流器に共通の直流リンクに送られる。その結果、２つの整流器はまた、互いに対して位相をずらした電流を受け取ることもでき、また、共通直流リンクに電流を送ることもできる。その結果、高調波を低減することができる。その結果、高調波がまた低減されることによって、今度はノイズの発生に対して好ましい効果を及ぼすことができる（つまり、ノイズの発生を低減することができる）。
【００３１】
好ましくは、固定子および／または固定子巻線は点対称、特に同期発電機の回転軸に対して点対称である。固定子セグメントの互いに対するインターリーブまたはオフセットは、断面において、鏡面対称性を有することはできないが、点対称性（便宜上、回転対称性ということもできる）によって、全体として一様な構成が実現可能である。その結果、オフセットまたはインターリーブによって、説明したノイズの低減を実現することができ、また、発電機は円滑に一様に動作することができる。
【００３２】
好ましくは、固定子のすべてのスロットが同一であること、つまり、オフセットまたはインターリーブによって不変であることを提案する。オフセットまたはインターリーブは、その代わり、相応に適合させた歯によって実現される。この目的のために、これら歯の大きさを、例えば隣接する固定子セグメントの接触領域内で円周方向に大きくすることも小さくすることもできる。それぞれの場合に、追加的歯を設けることもできる。その結果、特に、固定子巻線の導線相（line phases）を通常通りにすべてのスロット内に同じように配置することもできる。
【００３３】
好ましくは、本同期発電機は、固定子巻線または巻線セグメントが相ごとの巻線相（winding phases）を有することを特徴とする。そのような巻線相の各１つが、第１のスロットに通して配置され（つまり、基本的には順方向に通され）、次いで第２のスロットに逆方向に通されている。そのようにこれら第１および第２のスロットに通して置くことを、少なくとも１つのループがこれら２つのスロットに通されて、ひいてはこれら２つのスロット間の歯の周囲に配置されるように、少なくとも１回繰り返す。好ましくは、３つのループがこれら２つのスロットに通されて、これら２つのスロット間の歯の周囲に配置される結果、電磁気的有効性の観点から４回の巻き数が提供されている。その後、巻線相の配置は、第３および第４のスロットに同様に引き継がれる。
【００３４】
他の相の巻線相は同様にこれに応じて配置されている。好ましくは、３つのループがこれら２つのコイルに通されて、ひいてはこれら２つのコイル間の歯の周囲に配置されている。その結果、一方における巻線の巻回に関する複雑さと、他方における動作中の同期発電機の効率との間の良好な兼ね合いを実現することができる。特に、３つのループを使用することは、ギア機構なしで動作する風力タービンの同期発電機にとって特に有利である。３つのループによって、固定子セグメントの各巻線相を連続的に配置することができる。この目的のために、複数の個々の導線を含むが、巻回時に依然として取扱い可能な、有効断面の大きな導線を有する巻線相が必要である。同時に、過度に細い巻線相のための不必要に多い巻回ステップが回避され、かつ、さらに少ないループ数の場合に、取扱いを困難にし得る過度に太い巻線相の使用が必要な状況が回避されるか、または、少なくとも巻線相を２つの並列の巻線相に分けることが回避される。
【００３５】
好ましくは、５つのスロットおよび６つの歯が、第１のスロットと第２のスロットとの間に、つまり、少なくとも１つのループ内に位置している。残りの５つのスロットが、５つのさらなる相に対応した５つの巻線相のために提供可能である。
【００３６】
好ましくは、巻線相は、固定子セグメントを通して連続的に、特にセグメントグループの全固定子セグメントを通して連続的に巻回されている。その結果、接続点に関する問題が回避され、かつ、セグメントグループの全固定子セグメントのための巻線相の巻回が連続的であり、途絶のない場合に、これら固定子セグメントは単純な方法によって電気接続されることができる。
【００３７】
本発明では、固定子薄板スタックを形成する組立てのための複数の固定子薄板を含む薄板セットも提案する。好ましくは、この薄板セットは、当該薄板セットによって上述の実施形態の１つに係る同期発電機の固定子薄板スタックを製造することができるように設計されている。
【００３８】
薄板セットの固定子薄板は、それぞれ、複数のスロットおよび歯を有する。この場合、薄板セットでは、固定子薄板の３つの種類、つまり、標準薄板（normal lamination）と、拡大薄板（expanded lamination）と、縮小薄板（compressed lamination）とが区別される。標準薄板は基本的に、同期発電機のオフセットまたはインターリーブのない固定子の、従来の既知の薄板に対応する。固定子薄板スタックは、複数のそのような標準薄板から組立て可能である。この目的のために、対応する多数の標準薄板が第１の層において円形に配置され、第２の層が第１の層上に同様に、しかし第１の層の薄板に対してオフセットされて配置される。層の配置は、互いにオフセットされた複数のそのような薄板層によって固定子薄板スタックが形成されるまで続けられる。
【００３９】
しかし、各固定子セグメントが設けられかつ互いにオフセットまたはインターリーブされた固定子薄板スタックを実現するために、このオフセットまたはインターリーブを考慮したさらなる薄板が必要である。この目的のために、拡大薄板および縮小薄板が提供される。基本的に、拡大薄板は、性質的に標準薄板にも一致するが、拡大領域、特に拡幅された歯を有する。したがって、この拡大領域は、互いに対してインターリーブまたはオフセットされた（つまり、オフセットまたはインターリーブに応じて互いに移動された）２つの固定子セグメント間の移行領域のために設けられる。これにより、この拡大薄板によって提供された拡大領域が得られる。
【００４０】
同様に、縮小薄板は縮小領域を有し、この縮小領域は、互いにオフセットまたはインターリーブされた２つの固定子セグメント間の移行領域のために設けられる。
【００４１】
好ましくは、これら拡大領域または縮小領域は、その拡大薄板または縮小薄板の中心には位置せず、約３分の１偏心している。さらに、これら拡大領域または縮小領域が鏡面対称である結果、対応する拡大薄板または縮小薄板の上側と下側とが、または下側と上側とが反転される場合も、これら拡大領域または縮小領域の構成は不変のままである。
【００４２】
このように、縮小薄板または拡大薄板が積層可能でもあるため、さまざまな層において相互に重ね合わせることができる。その結果、それぞれの拡大領域または縮小領域は、対応する拡大薄板または縮小薄板の全体が正確に互いに重なっていなくても、正確に互いに重なる。したがって、薄板スタックの製造時、拡大領域または縮小領域の領域内でさえ、さまざまな各薄板を製造する必要なく、重なり合う積層構造を形成することができる。したがって、この積層構造の形成のために必要な製造深さ（manufacturing depth）は、標準薄板、拡大薄板、および縮小薄板が含まれる深さのみである。これら３種類の異なる薄板によって、拡大領域および縮小領域を含む（つまり、重なり合いを含み、互いにオフセットまたはインターリーブされた固定子セグメント間の移行領域を含む）、完全な薄板スタックを製造することができる。
【００４３】
さらに、上述の実施形態の１つに係る薄板セットを用いた固定子薄板スタックの製造を基礎とした固定子薄板スタックの製造方法を提案する。したがって本明細書において、はじめに層状の固定子薄板スタックであって、各層に移行領域のための１枚の拡大薄板または１枚の縮小薄板が配置された固定子薄板スタックを通常の方法で構築することを提案する。次層として、拡大薄板または縮小薄板を対応する領域内に設けるが、この拡大薄板または縮小薄板は、それぞれ、当該薄板の下方の薄板に対して反転されている（つまり、上側が下に、または、下側が上になっている）。拡大領域または縮小領域の偏心した構成によって、薄板の反転によって当該薄板の位置が変わるため、スタックの重ね合わせ（つまり、薄板が完全には重なり合っていないスタック）が同一の薄板によって実現可能である。
【００４４】
さらに、本発明では、上述の実施形態の１つに係る同期発電機を有する風力タービンを提案する。
【００４５】
以下、添付の図面を参照して例示的実施形態に基づき、例示として、本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】風力タービンの概略斜視図である。
【図２】既知の同期発電機の軸方向断面図である。
【図３】２つの三相巻線および１つの下流ダイオード整流器を有する既知の他励同期発電機の概略回路図である。
【図４】本発明に係る同期発電機の軸方向断面図であって、図４Ａおよび図４Ｂは、図４の詳細部分を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、図４Ａに示される詳細部分に関する実施形態として、移行領域のさまざまな可能な実施例を示す図である。
【図６】下流整流器を有する同期発電機のセグメントの回路の１つの可能性を示す概略図である。
【図７】極対数が異なる固定子セグメントを有するさらなる実施形態に係る同期発電機の軸方向断面図であり、図７Ａは、図７の詳細部分を示す図である。
【図８】一実施形態の同期発電機の巻線配置図である。
【図９】さらなる実施形態の同期発電機の巻線配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、タワー１０２およびナセル１０４を有する風力タービン１００を示す。ナセル１０４には、３枚のローターブレード１０８およびスピナー１１０を有するローター１０６が配置されている。ローター１０６は、動作中、風力によって回転し、その結果としてナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００４８】
図２は、既知の同期発電機２０１の軸方向断面図、つまり、回転軸２０２の方向の図であって、同期発電機２０１を回転軸２０２に対して横方向に切断した断面図である。この同期発電機は、内部回転子型同期発電機（internal-rotor synchronous generator）の形をしており、したがって、回転子（電機子）２０４を内側に有し、固定子２０６を外側に有する。同期発電機２０１は、リング状多極発電機の形をしており、内部が空いている。この空いている内部は、同期発電機２０１の全直径または全半径の半分超を占めている。一例として、１６８個の固定子歯２０８が設けられている。また、同数の固定子スロット２１０が設けられており、これら固定子スロット２１０は、固定子歯２０８と交互に配置されている、つまり、各固定子歯２０８の間に配置されている。
【００４９】
電機子２０４は、回転子極または回転子極片２１２をいくつか有し、これら回転子極または回転子極片２１２の間には、それぞれ、巻線付きスロット２１４が設けられている。この回転子スロット２１４には、回転子を励磁する巻線が設けられている。
【００５０】
動作中、回転子２０４は、固定子２０６に対して回転し、回転子極２１２は、固定子極２０８を擦過する。回転子２０４と固定子２０６の間には、狭い空隙２１６が設けられている。
【００５１】
図３は、既知の同期発電機２０１の配線を示し、直流によって回転子２０４を励磁する界磁回路２２０を概略的に示している。第１および第２の三相固定子巻線２２１、２２２が、それぞれ、概略的に示されている。当該固定子巻線は、それぞれ、第１の相互接続２２３および第２の相互接続２２４を介して第１および第２の整流器２２５、２２６に相互接続されており、これら２つの整流器２２５、２２６は、共通直流リンク２２８に電流を送る。この共通直流リンク２２８は、コンデンサ（capacitor）の記号で表されている。
【００５２】
図４は、図２に非常に類似した形で、回転軸２、電機子（回転子）４、固定子６、ならびに、複数の固定子歯８および同数の固定子スロット１０、を有する同期発電機１を示している。電機子（回転子）４は、回転子極または回転子極片１２、および、これらの間の回転子スロット１４を有する。固定子６と電機子４の間には、空隙１６がある。回転子（電機子）４は、図２の回転子（電機子）２０４と同一であり得る。しかし、本発明によれば、固定子６は、図２の固定子２０６と相違している。
【００５３】
この点で、固定子６は、４つのセグメント３１〜３４に分割されている。いずれの場合にも、隣接するセグメントは、互いにインターリーブまたはオフセットされている。したがって、第１および第３のセグメント３１、３３は、互いにインターリーブまたはオフセットされず、第２および第４のセグメント３２、３４に対してそれぞれインターリーブまたはオフセットされている。同様に、第２および第４のセグメント３２、３４は、互いにインターリーブまたはオフセットされていない。したがって、それぞれ隣接するセグメントが、互いに近づく方向にオフセットもしくはインターリーブされているか、または、互いに離れる方向にオフセットもしくはインターリーブされているかに応じて、隣接するセグメントの間に縮小領域３６または拡大領域３８が存在する。この場合、図４Ａは、同期発電機１の、縮小領域３６に関する詳細部分を示している。この縮小領域３６の実施例の可能性は、図５Ａ〜図５Ｄに示されている。図４Ｂは、同期発電機１の、拡大領域３８を含む詳細部分を示している。
【００５４】
拡大領域３８に関し、図４Ｂから明らかなように、拡幅された固定子歯８＋が設けられている一方で、残りの固定子歯８の幅は、固定子歯８＋の幅よりも小さく、つまり、標準の幅であり、かつ、互いに同一でもある。
【００５５】
これに対応して、図４Ａには、縮小領域３６に対して、縮幅された歯８−または縮小領域の他の実施例が必要である。この場合、固定子スロット１０はすべて大きさおよび形状が同じであるが、これは、単に実装例の１つの可能性にすぎない。図４Ａは、単に、図５Ａ〜図５Ｄに具体的に示されている実施例の可能性のプレースホルダーにすぎない。
【００５６】
また、図４Ｂおよび図５Ａ〜図５Ｄの拡大図は、電機子（回転子）４のうち、歯１２およびスロット１４が、固定子６の、セグメント化、および、インターリーブまたは縮小と無縁であることも示している。
【００５７】
したがって、図５Ａ〜図５Ｄは、図４Ａの詳細部分またはプレースホルダーに係る詳細部分を示し、かつ、この場合、縮小領域３６の具体的構成のさまざまな可能性を示している。縮小領域３６の具体的構成は、図５Ａ〜図５Ｄにおいて３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄでそれぞれ示されている。この縮小領域において、２つの固定子セグメント３１、３２は、例えば、図２に示す従来の配置よりも、互いに近づく方向に回転されている。この回転の尺度は、ほぼスロット幅の大きさである。図４に示す構成では（したがって、図５Ａ〜図５Ｄにも示されているように）、スロット幅は、各歯８のウェブ（web）４０の幅とほぼ一致している。
【００５８】
好ましくは、このような、２つの隣接領域の互いに近づく方向への回転は、歯の平均間隔またはスロットの平均間隔の半分、つまり、歯の中心から次の歯の中心までの間隔、または、スロットの中心から次の隣接するスロットの中心までの間隔の半分とほぼ一致する。
【００５９】
縮小領域３６Ａを実施するために、図５Ａに示す実施形態は、互いに直接隣接するスロット１０Ａ’、１０Ａ’’の幅を縮小して両者の間に分離ウェブ４２Ａを設けるように両スロット１０Ａ’、１０Ａ’’を構成することを提案している。この分離ウェブ４２Ａは、これら２つのスロット１０Ａ’、１０Ａ’’を互いに分離することができ、したがって、固定子巻線の、挿入されたいかなる導線も互いに分離することができる。この点で、分離ウェブ４２Ａは、電気的絶縁機能をも有し得る。この場合、１つの問題は、スロット１０Ａ’、１０Ａ’’の大きさがスロット１０に比べて小さくなるため、受け入れ可能な固定子巻線の導線が少なくなるかまたは不十分になることである。
【００６０】
したがって、別の方法として、図５Ｂに示す構成が提案されている。この構成では、縮小領域３６Ｂに２つの境界スロット（limit slots）１０Ｂ’、１０Ｂ’’が設けられている。これら境界スロットの深さは、残りのスロット１０の深さよりも大きい。したがって、境界スロット１０Ｂ’、１０Ｂ’’は、幅が細くなりかつ奥行きが深くなっているため、他のスロット１０とほぼ同数の導線（line）または心線（line core）を受け入れることができる。２つの境界スロット１０Ｂ’、１０Ｂ’’は、分離ウェブ４２Ｂによって分離されている。分離ウェブ４２Ｂは、いずれにせよ、残りの歯８および固定子６の薄板スタック（laminate stack）と同じ材料を含むことができる。
【００６１】
図５Ｃは、図５Ｂに示す構成に非常に類似した構成を示すが、固定子薄板スタック（つまり、残りの固定子歯８）の材料とは異なる材料から製造された分離ウェブ４２Ｃが設けられている。分離ウェブ４２Ｃの材料は、高透磁率材料であって少なくとも固定子薄板（stator lamination）よりも高い透磁率を有する材料から製造されている。このために、例えば、いわゆるミューメタル（Mu metal）を使用することができる。このような高透磁率材料によって、この分離ウェブ４２Ｃの断面の減少を完全にまたは部分的に補償することができる。図５Ｂに示す実施形態とは対照的に、分離ウェブ４２Ｃは、対応する薄板（lamination）から打ち抜かれておらず、固定子６の薄板スタックが完成するとすぐに、場合によっては固定子巻線の導線の挿入と共に、挿入可能である。
【００６２】
図５Ｄには、さらなる構成が示されている。図５Ｄの構成では、２つの境界スロット１０Ｄ’、１０Ｄ’’は、互いに直接隣接しており、固定子歯が間に存在しない。分離のために、分離ウェブ４２Ｄを例えば絶縁紙として設けることができ、または、完全に分離ウェブ４２Ｄをなくすこともできる。この場合、境界スロット１０Ｄ’、１０Ｄ’’は、残りのスロット１０と同じ形状を有し、また、それに応じて固定子巻線の導線を受け入れるための同じ容量または同じ大きさの空間を有する。そのような固定子巻線の導線を挿入する際には、これら導線が、確実に、間に歯のない互いに隣接するこれら２つの境界スロット１０Ｄ’、１０Ｄ’’の中にできるだけ一様に位置するように、注意を払う必要がある。
【００６３】
図６は、本発明に係る同期発電機の、一実施形態に係る固定子巻線の配線の概略図である。この場合、図４に示すような、固定子が分割された同期発電機が、基礎として使用されている。したがって、４つの固定子セグメント３１〜３４が設けられており、第１および第３のセグメント３１、３３は、互いにオフセットまたはインターリーブされず、第２および第４のセグメント３２、３４に対してオフセットまたはインターリーブされている。同様に、第２および第４のセグメント３２、３４は、互いにインターリーブまたはオフセットされていない。したがって、第１および第３のセグメント３１、３３は、第１の領域４４または第１のセグメントグループ４４として概略的に示され、また、それに応じて第２および第４のセグメント３２、３４は、第２の領域４６または第２のセグメントグループ４６として概略的に示されている。
【００６４】
２つのセグメントグループ４４、４６は、おのおの、２つの三相固定子巻線５１、５３、および、５２、５４をそれぞれ有する。この場合、両方の固定子巻線５１、５３、および、５２、５４は、いずれの場合にも、当該各セグメントグループ４４、４６の、両方のセグメント３１、３３、および、３２、３４を、いずれの場合にも、それぞれ通る。１つの固定子巻線５１〜５４の巻線相は、いずれの場合にも、セグメントグループ４４または４６内で、つまり、中性点４５または４７（図示のみ）から、第１の固定子セグメント５１または５２を通り、さらに第２の固定子セグメント５３または５４を通り、最後に整流器６１〜６４の１つに直列で電気的に接続されている。したがって、固定子巻線５１〜５４の２つは、各セグメントを通っている。
【００６５】
この場合、図示の実施形態では、４つの固定子巻線５１〜５４は、おのおの、第１から第４の整流器６１〜６４に個々に接続されている。この場合、４つの整流器６１〜６４はすべて同じ直流リンク６６を使用しており、したがって、４つの整流器６１〜６４はすべてこの直流リンク６６に共同で電流を送る。また、この直流リンクは、コンデンサ６８の記号で表されている。また、負荷抵抗７０は、接続されるさらなる素子（つまり、具体的には、給電グリッドに供給される正弦波交流電流を生成するためにsy接続される１つ以上の昇圧コンバータおよび／または１つ以上のインバータ）を象徴している。
【００６６】
図示する整流器６１〜６４は、おのおの、パッシブ型の、いわゆるＢ６整流器として構成されている。
【００６７】
第１の領域４４および第２の領域４６の両方の巻線が、いずれの場合にも、別々に１つの整流器または１組の整流器に接続されているために、インターリーブまたはオフセットにより任意の高調波について異なって発生した電流は、それに応じて別々にそれぞれの整流器、ひいては別々に直流リンク６６に流れることができ、整流作用によってこの直流リンク６６に送られる。発生した交流電流は、整流器によって整流されるが、任意の高調波または重畳されたリップルは、実質的に存在したままであり、よって、場合によっては電圧リップル（voltage ripple）または電圧フリッカ（voltage fluctuation）として弱まった形で、直流リンクに存在し得る。この場合、第１の領域４４に割り当てられるリップルは、第２の領域４６に割り当てられるリップルに対してシフトされ、このプロセスにおいて直流リンクで重畳されるため、互いに減殺し合うことができる。最適な、少なくとも理論的な場合には、第１の領域４４のリップルは、第２の領域４６のリップルによって補償可能である。
【００６８】
個々のセグメント３１〜３４をさらに別々に相互接続することによって、さらに、発電機、つまり、具体的には固定子、の冗長性（redundancy）を増大させることができる。
【００６９】
したがって、風力タービンのリング状多極同期発電機であって、特にノイズレベルを低減する設計以外の点では同一の設計を有する既知の発電機に比べて低減したノイズレベルで動作することができるものが提案されている。
【００７０】
具体的には、六相（つまり、三相をそれぞれ有する第１および第２の系）、ならびに、磁極ピッチ毎に１２個のスロットを有しかつダイオード整流器を有する固定子、を有する発電機が、基礎として使用されている。従来技術に係るこのようなリング状多極同期発電機は、とりわけ、第１２高調波成分を有する脈動トルクを発生させることができる。このような脈動トルクは、例えば、約１２０Ｈｚの周波数（これは当然、速度に依存する）をとることができ、破壊的であり得る。
【００７１】
したがって、提案する解決策は、１つまたは複数の固定子巻線を複数のセグメント、具体的には４つのセグメントに分割することである。セグメントのスロットは、拡大図４Ａ、４Ｂを含む図４に示すように、セグメント間にスロットピッチの半分のずれ（shift）が生じるようにインターリーブされている。その結果、縮小領域３６または拡大領域３８となり得る対応する巻線端部領域（winding edge regions）が生じる。これは、固定子の周囲にわたって交互に配置されている。これら巻線端部領域の構成は、図５Ａ〜図５Ｄに示す通りであり得る。さらに、さらなる可能な構成も除外されない。
【００７２】
さらに、２つの非隣接セグメントをいずれの場合にも相互接続すること、つまり、１つの領域を形成することが、提案されている。通常、この相互接続は、直列回路によって行うことができる。この場合、この相互接続は、いずれも場合にも、三相巻線相に関する。したがって、相互接続された各領域は、いずれの場合にも、２つの三相巻線相からなる。好ましくは、各領域は、１２パルスダイオード整流回路および直流電圧側並列回路（DC voltage-side parallel circuit）に接続されている。
【００７３】
今まで、特に固定子を４つのセグメントに細分化する例を用いて、提案する解決策を説明してきた。しかし、他の細分化を行うこともでき、最も単純な場合には、２つのセグメントに細分化することができる。この場合、個々のセグメントが、おのおの、第１または第２の領域４４、４６という意味の領域を形成する。同様に、４つよりもかなり多くのセグメント（例えば、偶数個のセグメント）に細分化することができる。
【００７４】
図７は、４つの固定子セグメント（つまり、セグメント７３１〜７３４）を有する固定子７０６を有する同期発電機７０１の断面図である。固定子セグメント７３１、７３３は、第１のセグメントグループを形成し、固定子セグメント７３２、７３４は、第２のセグメントグループを形成している。これら固定子セグメントグループ７３１、７３３および７３２、７３４は、おのおの、４２個の極対、したがって、４の倍数ではない多数の極対を有する。これに応じて、セグメントグループの固定子セグメントは、異なる数の極対を有する。すなわち、第１の固定子セグメント７３１は、２４個の極対を有し、第２の固定子セグメント７３３は、１８個の極対を有する。同様に、第２のセグメントグループのうち、固定子セグメント７３２は、２４個の極対を有し、固定子セグメント７３４は、１８個の極対を有する。したがって、これら４つの固定子セグメント７３１〜７３４は、おのおの、極対数として、６の倍数を有する。換言すれば、各固定子セグメント７３１〜７３４の極対数は、余りなく６で割り切れる。
【００７５】
さらに、図７において、固定子スロットは、参照符号７１０によって特定され、固定子歯は、参照符号７０８によって特定されている。回転子４は、図４の回転子４に対応し得る。この点で、当該回転子をさらに説明するために、図４に関する記載を参照する。
【００７６】
個々の固定子セグメント７３１〜７３４の間の分離は、対応するダッシュ記号７３５によって示されている。図４に示す実施形態と比較して、拡大領域７３８がずれている。拡大領域７３８は、同様に、拡幅された固定子歯７０８＋を有する。このような、拡幅された歯７０８＋を有する拡大領域７３８は、図７の詳細部分Ｂに配置されている。この詳細部分Ｂは、図７Ａに拡大されて示されている。この拡大領域７３８または拡幅された歯７０８＋のずれ（shift）は別として、この点に関する残りの記載は、図４に示す実施形態と同様であり、したがって、図４Ｂの拡大図も、図７または図７Ａの実施形態に対応している。
【００７７】
縮小領域７３６は、基本的には変更されておらず、図７のマーキングＡの位置にある。このマーキングＡに対して、図５Ａ〜図５Ｄに示すように、さまざまな変形が可能である。この点で、これら図５Ａ〜図５Ｄを参照する。
【００７８】
図８は、例えば、１８個の極対を有する図７の固定子セグメント７３３のような、固定子セグメントに対する一実施形態に係る同期発電機の巻線配置図である。この固定子セグメントは、図８において参照記号８３３が付されており、巻線配置図を簡単化するために、図８では湾曲のない拡大された要素として示されている。この場合、図８は、ビュー８Ａにて、対応する歯８０８およびスロット８１０の平面図を示し、ビュー８Ｂにて、固定子セグメント３の側面図を示し、ビュー８Ｃにて、同様に直線的に示された回転子８０４の一部の側面図を示し（この場合も、図示は概略的であり、湾曲もしていない）、図示８Ｄにて、回転子８０４の回転子歯または極片の平面図を示している。
【００７９】
図８のビュー８Ａは、原則として左側からスタートして巻線相８５０を有する巻線配置を示している。巻線相８５０は、第１のスロット８５１に通して（つまり、原則として順方向に）配置され、第２のスロット８５２に逆方向に通される。その後、この巻線相８５０は、第１のスロット８５１に渡され、さらにもう一度第１のスロット８５１に通され、再度第２のスロット８５２に逆方向に通される。そして、これをさらに２回繰り返して、巻線相８５０が６つの歯８０８の周りに配置されて３つの完全なループ８５８を成すようにする。しかし、結果としては、４回の巻き数が、電磁的に有効な巻き数である。なぜなら、ひとたび少なくとも図示した固定子セグメント８３３が完全に巻回されると、最初に入ってくる巻線相（これは図８のビュー８Ａに示すように左側からくる）が、巻線相８５０の、最終的に右側に向かって第２のスロット８５２を離れる、この部分に、最終的に、電気的に有効に接続されているからである。
【００８０】
巻線相８５０が４回目に第２のスロット８５２に逆方向に通されると、今度は第３のスロット８５３に挿入され、第４のスロット８５４に逆方向に通される。これは、再度３つのループ、つまり、電磁的に有効な４回の巻き数が形成されるまで、繰り返される。しかし、これは、巻線相８５０が図８のビュー８Ａの右手側に到達するまで、第５および第６のスロット８５５、８５６においてそれぞれ繰り返される。図８のビュー８Ａの右手側から、巻線相８５０を、さらなる固定子セグメントに通したり、または、そこで発生する電流を提供するために出力に接続したりすることもできる。
【００８１】
ビュー８Ｂは、固定子セグメント８３３の、すべての歯８０８およびスロット８１０の概略図である。説明のために、スロット８１０をＡ〜Ｆで特定する。ここで、いずれの場合にも、１つの文字は、相の巻線相を表す。この場合、ビュー８Ａに示す巻線は、Ｄの文字で特定される相に対する巻線相に関する。この場合、Ｄ＋は、いずれの場合にも、順方向に通される巻線相８５０を示し、Ｄ−は、いずれの場合にも、逆方向に通される巻線相８５０を特定する。残りのＡ〜Ｃ、Ｅ、およびＦの文字には、対応する記号（つまり、順方向に対する「＋」および逆方向に対する「−」）が付されている。
【００８２】
また、図８のビュー８Ｂは、各固定子スロット８１０における４つの層に、いずれの場合にも、巻線相が設けられていることを示している。さらに、ビュー８Ｂは、１つの相（つまり、Ｄ相）のみに対するビューで示したように、Ａ〜Ｃ、Ｅ、およびＦの他の相に対して、いずれの場合にも、対応する巻線が提供されることを示している。
【００８３】
ビュー８Ｃは、回転子８０４のうち、６つの極片８６０を有する詳細部分を示している。これら極片８６０は、おのおの、界磁巻線相（field winding phase）８６２における直流による励磁の場合にそれぞれ隣接する極片に関して逆方向の磁界をいずれの場合にも発生させるために、交互の方向性（alternating sense of direction）を有する。各磁片８６０は、磁片ヘッド８６４を有する。この磁片ヘッド８６４は、ビュー８Ｄから分かるように、ほぼ矢印の形をしている。回転子８０４の移動方向は、正確に移動矢印８６６の方向である。２つの極片８６０およびしたがって２つの回転子極（つまり、回転子極対）は、全体で、１２個の固定子歯８０８または１２個の固定子スロット８１０にわたって、したがって６つの固定子極対にわたって、延在している。
【００８４】
図９は、１２極および１２相の同期発電機の巻線配置図であって、図８に示す巻線配置図と非常に類似した図である。基本となる同期発電機は、４つのセグメント９３１〜９３４を有する。第１および第３のセグメント９３１、９３３は、第１のセグメントグループを形成し、第２および第４のセグメント９３２、９３４は、第２のセグメントグループを形成している。これら２つのセグメントグループは、おのおの、２つの三相巻線（つまり、いずれの場合にも６つの巻線）を有する。しかし、説明のために、いずれの場合にも１つの巻線のみまたは１つの巻線相９５０または９８０のみが図示されている。同様に、図９は、ビュー８Ａ〜８Ｄという意味の４つのビュー、つまり、対応するビュー９Ａ〜９Ｄを示している。しかし、ビュー９Ａのみが、連続的な巻線相９５０または９８０を示している。
【００８５】
第１および第３のセグメント９３１、９３３からなる第１のセグメントグループに対して、巻線相９５０は、共通の中性点９９５からスタートする。巻線相９５０は、２つのさらなる巻線相（図９には図示せず）を有する三相巻線の一部である。したがって、これら３つの巻線相は、三相系を形成し、中性点９９５で互いに接続されている。この中性点９９５から、巻線相９５０は、最初に第１のスロット９５１に通され、第２のスロット９５２に逆方向に通され、これら２つのスロット９５１、９５２に通して配置されて、３つのループ、したがって、電磁的に有効な４回の巻き数を成している。その後、この巻線相９５０は、第１のセグメント９３１に渡され、３つのループが形成されるまで、第１のセグメント９３１において第３のスロット９５３に通して配置され、第４のスロット９５４に逆方向に通される。その後、巻線相は、第５のスロット９５５に引き継がれ、第６のスロット９５６に逆方向に通され、これを複数回繰り返して３つのループを形成する。最後に、巻線相９５０の図示は、接続点９９６で終了する。この接続点から、巻線相９５０または他の接続された導線は、図６に示すＢ６整流器６１（つまり、２つのダイオードを有するブランチ）のような整流器に渡される。
【００８６】
同様に、残りのスロットには、これら２つの三相系の残り５つの巻線相が設けられ、その結果、第１および第２のセグメント９３１、９３３の当該第１のセグメントグループのスロットがすべて充填される。
【００８７】
同様に、巻線相９８０を用いて第２のセグメントグループの第２および第４のセグメント９３２、９３４が巻回される。この巻線相９８０は、共通の中性点９９８から、第１〜第６のスロット９８１〜９８６を経て、対応するループ９８８を有するように巻回され、整流器との接続のために接続点９９９で終了している。
【００８８】
図９に示す同期発電機は、第１および第２のセグメントグループを有し、これらセグメントグループは、おのおの、１８個の極対を有する。したがって、４つの固定子セグメント９３１〜９３４が設けられ、これら固定子セグメントは、おのおの、２つのセグメントグループ９３１、９３３、および、９３２、９３４に分けられている。したがって、各セグメントグループは、４の倍数の数の極対を有しないため、１つのセグメントグループの各固定子セグメントは、異なる数の極対を有する。すなわち、それぞれ大きい方の固定子セグメント９３１または９３２は、１２個の極対を有し、それぞれ小さい方の固定子セグメント９３３または９３４は、６個の極対を有する。なお、提供されるインターリーブは、巻線配置図の簡略化のために、図９には示されていない。図９は、巻線配置を明確化することを目的としている。
【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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