(57)【要約】【課題】風力発電装置のナセル構造を改善する。【解決手段】風力発電装置（１００）のナセル（１）であって、前記風力発電装置（１００）は、タワー（１０２）ないしマストと、空気動力学的ロータ（１０６）と、回転子（５０）および固定子を備える発電機（４６）とを有し、前記ナセル（１）にはナセルカバー（２，４）が設けられており、前記ナセル（１）、とりわけ前記ナセルカバー（２，４）は自立式である。【選択図】図２
2015500950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置（１００）のナセル（１）であって、前記風力発電装置（１００）は、タワー（１０２）ないしマストと、空気動力学的ロータ（１０６）と、回転子（５０）および固定子を備える発電機（４６）とを有し、
前記ナセル（１）にはナセルカバー（２，４）が設けられており、前記ナセル（１）、とりわけ前記ナセルカバー（２，４）、は自立式であるナセル（１）。
【請求項２】
前記ナセルカバー（２，４）は、前記発電機（４６）を支持する、ことを特徴とする請求項１に記載のナセル（１）。
【請求項３】
前記ナセルカバー（２，４）は、実質的に機械支持体（９０２）の機能を引き受ける、ことを特徴とする請求項１または２に記載のナセル（１）。
【請求項４】
前記風力発電装置（１００）は、前記回転子（５０）が機械的な変速機無しで前記空気動力学的ロータ（１０６）により回転されるようにギヤレス型である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項５】
前記ナセルカバー（２，４）は、回転部分（４）および／または固定部分（２）を有し、
前記回転部分は、前記空気動力学的ロータ（１０６）の少なくとも１つのロータブレード（５６）および／または前記発電機（４６）の回転子（５０）を支持し、
前記固定部分は、前記発電機（４６）の固定子（４８）を支持し、
好ましくは前記ナセルカバー（２，４）、前記回転部分（４）および／または前記固定部分は、完全にまたは部分的にスチールから作製されており、とりわけ球状黒鉛鋳鉄、またはアルミニウムから作製されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項６】
前記発電機（４６）は、外側回転子として構成されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項７】
ナセル（１）と固定的に接続されたリングギヤ（２０）が設けられており、該リングギヤは、当該ナセル（１）をアジマス調整するための内歯を備え、
タワー（１２）内に固定的に配置された少なくとも１つのアジマス駆動部（１６）、とりわけ複数のアジマス駆動部（１６）が、それぞれ１つのピニオンギヤをもって前記内歯を備えるリングギヤに係合するよう構成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項８】
前記発電機（４６）を貫通して延在する作業プラットフォーム（３８）を特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項９】
前記発電機（４６）は、１ＭＷ超の定格出力を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１０】
前記ナセル（１）には立ち入ることができる、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１１】
前記発電機（４６）は緩慢に回転する発電機として、および／または少なくとも４８、少なくとも７２、少なくとも９６、とりわけ少なくとも１９２の固定子極を有する多極型発電機として構成されている、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１２】
前記ナセルカバー（２，４）は、
・前記発電機と前記空気動力学的ロータの領域に配置されていて、前記発電機と前記空気動力学的ロータを支持する軸ジャーナル部分（１１０６）と、
・前記軸ジャーナル部分（１１０６）を前記タワーに接続する接続部分とを有し、
当該接続部分は、前記タワーから前記軸ジャーナル部分（１１０６）まで湾曲された、または折り曲げられた外形を有し、とりわけ約９０度に湾曲されたまたは折り曲げられたパイプ状の形状を有する、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１３】
前記回転部分（４）は、それぞれのロータブレードを当該回転部分（４）に固定するためにブレード接続部（１１８７）を有し、該ブレード接続部（１１８７）は、軸方向にブレード接続領域にわたって伸張しており、
前記発電機、とりわけ発電機の回転子（１１５０）は、軸方向に関して前記ブレード接続領域に配置されており、および／または
前記発電機は、回転軸に関して半径方向に前記ブレード接続部の内部に配置されている、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１４】
タワー（１０２）ないしマストと、請求項１から１３のいずれか一項に記載のナセル（１）とを備える風力発電装置（１００）。
【請求項１５】
少なくとも１つのアジマス駆動部（１６）、とりわけ複数のアジマス駆動部（１６）がタワー（１２）ないしマストに固定的に配置されており、それぞれ１つのピニオンギヤ（１８）をもって、前記ナセル（１）に固定的に接続されていて内歯を有するリングギヤ（２０）に係合する、ことを特徴とする請求項１４に記載の風力発電装置（１００）。
【請求項１６】
発電機（４６）の回転子（５０）と固定子（４８）が、タワー（１２）に設置するためにリフトアップする前に、ベアリングによって既に互いに接続されている、風力発電装置（１００）の建造方法。
【請求項１７】
固定子（４８）、回転子（５０）、および前記固定子（４８）と前記回転子（５０）を接続するベアリングが、工場でおよび／または工事現場の地面であらかじめ作製されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１２または１３に記載の風力発電装置（１００）が建造され、および／または電気装置がナセル（１）内にあらかじめ設置されている、請求項１６または１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置のナセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、一般的に公知である。図１に示すような典型的な風力発電装置では、空気動力学的ロータ（１０６）が風により回転され、これにより発電機によって電気エネルギーを形成する。このような発電機並びに風力発電装置を稼働するのに必要なさらなるエレメントはナセル内に格納されている。さらなるエレメントには例えば風力発電装置制御部を含めることができ、例えばアジマス駆動部およびその制御部、場合により整流器または周波数変換器およびそれらの制御部、加熱部または冷却部およびそれらの制御部を若干の例としてだけ挙げておく。ここで電気装置は主に対応のスイッチキャビネットに格納されており、このスイッチキャビネットはナセル内に配置されている。さらに通路領域および足場領域を設けることができ、これにより保守要員はナセルに立ち入り、保守、点検または修理を行うことができる。これらの装置は全てナセル内に配置されており、ナセルカバー（Gondelverkleidung）によって殊に風と雨に対して保護されている。ここでナセルカバーは、全ての機器を基本的に完全に取り囲み、ナセル構造体に支持される。このナセル構造体は、通路領域および足場領域並びに他の装置も支持する。
【０００３】
さらにギヤレス型の風力発電装置では、発電機がある程度のスペースを必要とする。例えばＥｎｅｒｃｏｎ社のＥ１２６型のエアギャップ直径（Luftspaltdurchmesser）は約１０ｍである。しかしやや小型のタイプも、少なくとも約５ｍのエアギャップ直径を有することがしばしばである。ここで発電機はその固定子と共に（ないし介して）機械支持体に支持することができる。さらに機械支持体には軸ジャーナルが固定され、この軸ジャーナルはベアリングを介して発電機ロータを支持する。発電機ロータは、回転子と称することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ１０２００６０３５７２１Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１０２００９０５６２４５Ａ１
【特許文献３】ＥＰ１３５６２０４Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような機械支持体はその大きさのため、風力発電装置の形式および大きさに応じて多大のスペースをナセル内に必要とすることがあるが、比較的に僅かなスペースしか機械支持体の周囲には残されていない。
【０００６】
さらに機械支持体は、アジマスベアリングの全周でこのアジマスベアリングに固定されることがしばしばであり、そのためナセルにはアジマスベアリングを通って、すなわち機械支持体を通ってしかタワーから到達することができない。
【０００７】
ドイツ特許商標庁は、以下の従来技術を調査した。ＤＥ１０２００６０３５７２１Ａ１、ＤＥ１０２００９０５６２４５Ａ１およびＥＰ１３５６２０４Ｂ１。
【０００８】
したがって本発明の基礎とする課題は、上記の問題の少なくとも１つに対処することである。とりわけ風力発電装置のナセル構造を改善することが望まれる。少なくとも代わりの解決策を提案することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって本発明によれば、請求項１による風力発電装置のナセルが提案される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
このようなナセルはナセルカバーを有し、すなわちこのナセルカバーは実質的にナセルの外殻である。このナセルカバーが自立式（selbsttragend）に構成されていることが提案される。これによりまず一方では、ナセル内部での支持構造が不要とされる。ここではナセルの構造も簡素化され、ナセルカバーを支持するための横方向または対角方向の支持用支柱がナセル内で不要とされ、これによりナセル内に付加的なスペースを形成することができ、ないしは他の使用目的のために使用することができる。
【００１１】
好ましくはナセルは、ナセルカバーが直接または場合により固定手段を介して風力発電装置のアジマスベアリングに固定されるように構成されている。とりわけナセルカバーに作用する力は、ナセルカバーからアジマスベアリングに直接、そしてそこからさらに風力発電装置のタワーに、場合によりマストに導入される。これらの力は、少なくともナセルカバーの重力を含んでおり、とりわけナセルカバーに作用する風力、および／またはナセルカバーに固定された装置の重力および場合による動力学的力（dynamisch）、および／または電気エネルギーを風から形成する風力発電装置の発電機の重力および動力学的力も含んでいる。好ましくは空気動力学的ロータの力も、すなわちこれに作用する重力、その運動から生じる力、および導かれる風力も、ナセルカバーによって受け止められ、アジマスベアリングを介して導かれる。
【００１２】
一実施形態によれば、ナセルカバーが発電機を支持することが提案される。したがってこれまで知られていた機械支持体およびナセルカバーのようなエレメントが、１つの新たなコンポーネントにまとめられ、このコンポーネントはナセル支持体と称される。したがってナセル支持体は実質的にナセルカバーの形態を取り、すなわちナセルの外殻を形成する。しかしここでナセル支持体は、通常設けるべき機械支持体の荷重負荷能力をこれが有するように安定的に構成される。とりわけナセル支持体は、この荷重負荷能力を保証する材料および材料強度から形成される。かくて発電機用の特別の支持体または支持構造が省略され、その代わりに発電機はナセルカバーに固定される。したがってナセルカバーは発電機を支持し、好ましくは実質的に発電機用の機械支持体の機能を引き受ける。したがってナセルは、ナセルカバーは別にして、風力発電装置の発電機を支持する機械支持体を有していない。そしてナセルは、実質的にナセルの内部に配置されていて、発電機がこれまで固定されており、その周囲にさらなる装置が固定されていた機械支持体の代わりに、今や、機械支持体の機能を引き受け、支持すべき部材を取り囲む強力で安定的かつ剛性に構成された外殻を有する。
【００１３】
これによりこのような支持用のナセルカバーは、ナセル内部に配置されていたこれまでの機械支持体よりも本質上大きな外形寸法を有する。これにより、このような支持用のナセルカバーは、材料強度を有意に低減しても、これまで内部にあった機械支持体と比較して同等の安定性と剛性を実現できる。さらに同じ外形寸法であれば、提案された自立式ナセルカバーの内部には、少なくとも１つの機械支持体をその中に収容しなければならない非自立式のナセルカバーの内部と比較して格段に大きな使用可能な空間が得られる。
【００１４】
好ましい一実施形態では、風力発電装置は、回転子が機械的な変速機無しで空気動力学的ロータによって回転されるようにギヤレス型であることが提案される。このようなギヤレス型発電装置では、通常、対応の大きな緩慢に回転する発電機が設けられている。定格回転数は、５から２５回転／分の範囲とすることができ、とりわけ１０から２０回転／分の範囲であり、さらに好ましくは１２から１４回転／分の範囲である。とりわけ発電機はリング型発電機として構成されており、磁気的に作用する固定子と回転子のエレメントが、実質的にそれぞれ１つのリングにエアャップ（空隙）に沿って配置されている。通常、このような発電機は、ポール対数が少なくとも２４、とりわけ少なくとも４８、少なくとも７２または少なくとも１９２の多極型である。
【００１５】
とりわけこのような発電機は比較的重量が嵩み、１０ｔ超、とりわけ５０ｔ超、特に７０ｔ超の重量を有することがある。このような大きな重量は、本発明によれば、相応に強力な外側構造を介して力を導くことにより、提案された自立式ナセルカバーによって支持することができる。この点でナセルカバーは支持用の部材であり、ナセル外套とも称することができる。
【００１６】
一実施形態によれば、ナセルカバーは１つの回転部分と１つの固定部分を有する。回転部分は、空気動力学的ロータの少なくとも１つ、とりわけ３つのロータブレードを支持する。ここでナセルカバーの回転部分は、空気動力学的ロータのいわゆるスピナを形成し、ここでは空気動力学的ロータの一部分を形成する。さらに少なくともまたはその代わりに、ナセルカバーの回転部分は発電機の回転子を支持する。これは、回転子がナセルカバーの回転部分に固定的に接続されており、少なくとも回転子の重力並びに稼働時に回転子から機械的に発生するさらなる力を受け止める、と言う意味である。好ましくは回転子は、この回転子の少なくとも支持部分、ナセルカバーの回転部分の一部分を構成する。
【００１７】
固定部分は、発電機の固定子を支持する。ここでは少なくとも１つのロータベアリングが設けられており、これによってナセルカバーの回転部分および発電機の回転子も、ナセルカバーの固定部分に対して相対的に、すなわち固定子に対して相対的に回転する。好ましくは回転子と固定子は、このロータベアリングの近傍ないしロータベアリングの１つの近傍に配置されている。これにより、小さなエアギャップによってだけ互いに分離され、互いに回転することができる。ここで１つないし複数のロータベアリングを介してナセルカバーの回転部分は、ナセルカバーの固定部分によって支持される。ここでは１つないし複数のロータベアリングを介してナセルカバーの固定部分は、ナセルカバーの回転部分を、発電機の回転子、１つまたは複数のロータブレード、並びにナセルカバーの回転部分に配置されたピッチモータのようなさらなる装置と共に支持する。これにより１つないし複数のロータベアリングを介して伝達された力は、固定部分からも最終的にアジマスベアリング等を介して、とりわけ固定部分から直接、アジマスベアリングに導かれる。この点でナセルカバーの固定部分とは、これがロータの回転運動に関しては静止しているものと理解すべきである。ただしアジマス運動、すなわち風に対する追従運動に関しては、この固定部分も可動である。すなわち前記アジマスベアリングに可動に支承されている。
【００１８】
好ましくは発電機は、とりわけギヤレス型風力発電装置の場合は外側回転子（Aussenlaeufer）型として構成されている。したがって回転子は、これに対して半径方向で内側に配置された固定子を中心に外側で、それらの間にあるエアギャップを介して回転する。このような構成はとりわけ、ほぼリング状の１つの回転子を有し、この回転子が原理的にエアギャップに基づき、（好ましくは同様に（外側）リング固定子型とすることのできる）対応する（外側）固定子の場合よりも小さな半径方向の広がりを有する、回転子を有する発電機にとって有利である。この場合、発電機は、外径が同じ場合に内側回転子型よりも比較的に大きなエアギャップ直径を有することができるように構成することができる。
【００１９】
この場合および別の場合でも、回転子を支持用のナセルカバーにより外側から収容し、安定して支持することができる。とりわけ好ましくはこのような構成は、直流によって磁界が回転子内に形成される他励式同期発電機と共同作用する。とりわけこれにより回転子が加熱されることがあるが、外側周辺にあるナセルカバー内に収容することにより、これを介して熱の少なくとも一部を簡単に外部へ放出することができる。例えば自立式ナセルカバーを通る熱伝導によって行われる。
【００２０】
好ましくは支持用ナセルカバー全体、しかし少なくとも回転部分の一部分および／または固定部分の一部分は、鋳造部材として、とりわけ球状黒鉛鋳鉄部材（Sphaerogussteil）として構成されているか、または少数の球状黒鉛鋳鉄部材から統合されている。とりわけ比較的小さな荷重能力を有していれば良いナセルカバーの部分、例えばロータとは反対側の後部ないし後部カバーはアルミニウムのような別の材料から作製することができる。球状黒鉛鋳鉄部材の使用は熱伝導に有利であり、その点でとりわけ外側回転子と共に使用する場合に、熱を外側回転子から放出するのに有利である。１つまたは複数の溶接部材を使用することもできる。
【００２１】
有利な一実施形態によれば、ナセルに、ナセルをアジマス調整するための内歯を備えるリングギヤを設けることが提案される。このリングギヤはナセルと固定的に接続されており、内歯を有し、この内歯には１つまたは複数のアジマス駆動部がそれぞれ１つのピニオンギヤにより係合することができ、これによりナセルを風に対して追従させる。したがってこの提案では、アジマス駆動部が位置固定されてタワー（または場合によりマスト）に配置されており、内歯を備えるリングギヤを、実質的に垂直の軸を中心に相応に回転させることによって風への追従を実行する。リングギヤは、かくて相応に共に回転するナセルに固定的に接続されている。
【００２２】
これにより、アジマス駆動部がナセル内に格納されていたこれまで通常の変形形態に対してさらなるスペースをナセル内に形成することができる。さらにアジマス駆動部を周方向に均等に分散することができる。アジマス駆動部を均等な角度間隔で分散することができ、例えば１２のアジマス駆動部を均等に分散することができ、各３０度ごとに１つのアジマス駆動部が配置される。これによりリングギヤへの均等な力導入が保証され、これによりアジマスベアリングへの負荷およびその摩耗が低減される。
【００２３】
一実施形態では、ナセルが、発電機を貫通して延在する作業プラットフォームを有することが提案される。したがってナセルは、発電機の前方および後方の領域に、および空気動力学的ロータを指向する領域にも、１つの同じ作業プラットフォームにより到達することができるように構成される。したがってこの作業プラットフォームは恒久的に架設され、ヒトが立ち入ることができる。好ましくはこの作業プラットフォームには、発電装置の運転中にも、その全区間で立ち入ることができる。
【００２４】
さらにナセルが、１ＭＷ超の定格出力を備える発電機を有する風力発電装置のために設けられていることが提案される。このことは、重量のあるロータブレードと発電機エレメントを支持することができるという意味で、自立式ナセルとしてのナセルの構成の形態を強調する。定格出力が１ＭＷ以上の風力発電装置用のナセル構造は、支持構造に対して具体的な安定性実験を必要とするサイズを有する。このような安定性実験は当業者であれば、例えば図面から読み取れるようなこのナセルの基本構造に関する情報を得れば、実行することができる。比較的小型の、とりわけ格段に小型の風力発電装置に対しては、このような基本構造の安定性および剛性の問題は多くの理由からさほど重要ではない。これには、比較的小型の発電機はよりコンパクトに構成することができ、したがって発電機の基本剛性が存在しており、この基本剛性は基本的にさらなる支持を必要としないということが含まれる。さらに比較的小型の風力発電装置は比較的小さな重量および比較的小さなロータブレード長さとロータブレード面積を有し、これによりロータブレードに作用する風力も小さくなっている。そのためいずれかの支持構造体に対して比較的小さな力しか必要なく、これによりこの支持構造体をさらに弱く、すなわちより軽量に構成することができる。さらに小型の風力発電装置に対しては、基本的に輸送問題が発生しない。すなわち輸送問題は、とりわけ特定の最大寸法によって発生するものであり、この最大寸法は道路システムによって規定され、したがって風力発電装置製造業者によって実質的に影響されない。例えば発電機の外径が５ｍであることはクリティカルな大きさであり、道路輸送のためにはこれを超えることができないことがしばしばである。比較的小型の風力発電装置は、輸送可能な最大寸法によるこのような問題には無縁である。
【００２５】
好ましくはナセルには立ち入ることができる。このことはナセルが、成人が屈まずにナセルに入ることができる大きさであることを意味する。ここでヒトは、支持構造体内に、すなわち支持用のナセルカバー内に立ち入る。この点において提案されたナセルは、機械支持体とナセルとを区別することが往々にして困難である小型の風力発電装置からもまったく異なるものである。とりわけ保守目的のために外部からアクセスされる風力発電装置は、この点でまったく別のカテゴリーに属する。
【００２６】
一実施形態によればナセルは、軸ジャーナル部分とタワーとの間に、該軸ジャーナル部分をタワーと接続する接続部分が設けられており、この接続部分は、タワーから軸ジャーナル部分までに湾曲された、または折り曲げられた外形を有する、ことを特徴とする。とりわけ約９０度だけ湾曲された、または約９０度だけ折り曲げられたパイプ状の形状物が設けられている。ハブ部分は、発電機と空気動力学的ロータの領域に配置されており、発電機と空気動力学的ロータを支持するために設けられている。これは少なくとも１つまたは２つのベアリングを介して行うことができる。軸ジャーナル部分は、例えば円錐部分または円錐形部分として、とりわけ前方円錐部分として設けることができる。ここでこの軸ジャーナル部分は、実質的に水平の中央軸を有し、この中央軸は空気動力学的ロータおよび／または回転子の回転軸と一致することができる。
【００２７】
したがって接続部分は実質的にパイプ状に構成されており、このパイプないしこのパイプ形状はとりわけ約９０度だけ湾曲または折り曲げられている。ここでこのパイプ状の形状ないしこのパイプ状の接続部分は、好ましくは一方の側にリング状のタワー接続領域を、その他方の端部にリング状の軸ジャーナル接続領域を有する。これら２つのリング状の接続領域は約９０度で互いに配置されており、前記パイプ状の接続部分によって接続され、したがってこの接続部分はタワーを軸ジャーナル部分と接続する。
【００２８】
一実施形態によれば、回転部分が、それぞれのロータブレードを回転部分に固定するためにブレード接続部を有することが提案される。このハブ部材は、とりわけナセルの前記回転部分であるか、ないしナセルの前記回転部分の一部分である。ブレード接続部は軸方向に、すなわち好ましくは発電機の回転軸と一致する空気動力学的ロータの回転軸に関して、軸方向ブレード接続領域と称することもできるブレード接続領域に亘って延在する。このブレード接続領域または軸方向ブレード接続領域内では、発電機も軸方向に延在する。ここで発電機は軸方向に、軸方向ブレード接続領域よりも短くすることもできる。いずれの場合でも、発電機は軸方向で、ブレード接続部の前方または後方には存在しないことが提案される。これにより、空気動力学的ロータから回転子への、そして最終的に磁界を介する固定子への力の流れが改善され、またはそれどころが最適化される。とりわけロータブレードから発生して、ブレード接続部から部分的に軸方向に回転子へと流れなければならない力の流れが回避される。
【００２９】
さらにブレード接続部はブレード接続アダプタとして構成することも、ないしブレード接続アダプタに接続することもできる。この場合、それぞれのロータブレードが、まずブレード接続アダプタに固定され、このブレード接続アダプタが次にブレード接続部に固定されることとなる。ここでブレード接続アダプタは、とりわけ短いパイプ状の部分を形成する。すなわちその円周と比較して短い長さを有する。
【００３０】
さらにまたはその代わりに、発電機が回転軸に関して半径方向にブレード接続部の内部に配置されていることが提案される。したがってブレード接続部、ひいてはロータブレードは発電機を取り囲む。
【００３１】
したがってとりわけ、発電機において外側回転子としての外側回転子部材がロータハブになり、ブレード接続部ないしハブアダプタ接続部内に直接配置される構成が提案される。対応して内部に存在する固定子は、ナセルの軸ジャーナル部分の一部分となる。この部分はとりわけ前方円錐部分としてナセルに形成されている。かくて固定子は、自立式ナセルの軸ジャーナルの一部分ないし軸ジャーナルに対応する軸ジャーナル部分の一部分となる。とりわけこれは、発電機とブレード接続領域との統合も含む。
【００３２】
これによりとりわけ、可及的に少数の構成部材と対応して可及的に僅かな重量しか必要としないことが達成され、このことはさらにコスト低下につながり得る。過度に多数の個別部品、取り付けに労力の必要な付加的な外装、および駆動系統における不利な力の流れによる不要な材料経費を回避することができる。その代わりに、取り付けの簡素化、建築現場での個別部品の低減、およびロータブレードから発電機への可及的に直接的な力導入が達成され、またはこれにより少なくとも達成が努められる。さらにブレード接続領域が発電機を構造的にも取り囲み、発電機がこれにより十分にカプセル化され、天候の影響に対して保護される場合には、何れかの付加的なナセルハブも不要とすることができる。
【００３３】
とりわけ発電機が非常に長い構造形状を有し、ブレード接続領域よりも長い軸方向長さを有している場合には、発電機は軸方向に、少なくとも片方の側でブレード接続領域を超えて伸張することもできる。さらにタワーないしマストと、上記実施形態の１つによるナセルとを備える風力発電装置が提案される。このような風力発電装置が少なくとも１つのアジマス駆動部、とりわけ複数のアジマス駆動部を有し、これらのアジマス駆動部がタワーないしマストに配置されており、それぞれ１つのピニオンギヤをもって、内歯を有するリングギヤに係合する。このリングギヤはナセルに固定的に接続されている。これにより、比較的僅かな労力で建造することのできる頑強な風力発電装置が提案される。
【００３４】
同様に、とりわけ上記風力発電装置を建造するための、風力発電装置の建造方法が提案される。ここでは、発電機の回転子と固定子を、タワーに設置するためにリフトアップする前に、ベアリングによって既に互いに接続しておくことが提案される。これにより回転子と固定子を、高いナセルの高さでタワーに互いに取り付けることが回避され、その代わりに工場であらかじめ作製および／または工事現場の地面であらかじめ作製することが提案される。
【００３５】
好ましくは既に電気装置をナセルにあらかじめ設置し、それから電気装置を組み立てのためにタワーにリフトアップする。これによっても組み立てを簡素化することができ、さらにこれにより組み立ての際のエラー源も最小になる。
【００３６】
以下、本発明を例として実施例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一風力発電装置を簡素化して示す斜視図である。
【図１ａ】本発明の一風力発電装置を簡素化して示す斜視図である。
【図２】本発明の一ナセルを概略的に示す斜視図である。
【図３】図２のナセルを示すが、風力発電装置を建造する際の構造部品にしたがい一部を切開して示す図である。
【図４】図２のナセルの前方部分を拡大して示す図である。
【図５】ロータブレードを固定するために設けられた、図２と３に図示のナセルの一部のセグメントを示す図である。
【図６】図２のナセルの一部分、すなわちロータブレードを固定するためにブレード接続部を示す図である。
【図７】図２と３に図示されたナセルの一部分を、ナセルに格納された発電機の部分の領域で示す図である。
【図８】一ナセルの斜視図である。
【図９】図２に対応する図であるが、従前の解決策との相違を説明するために従来技術による機械支持体が付加的に概略的に図示されている。
【図１０】さらなる一実施例による本発明の一ナセルを概略的に示す側方断面図である。
【図１１】さらなる一実施例による本発明の一ナセルを概略的に示す側方断面図である。
【図１２】図１１のナセルの斜視図である。
【図１３】ナセルのナセル湾曲領域の種々の実施例の１つを示す図である。
【図１４】存在する使用可能スペースを説明するために、これまで公知のナセルを同じ出力クラスの本発明の一ナセルと比較して示す図である。
【図１５】冷却空気流を説明するために、本発明の一ナセルを側面図に示す図である。
【図１６】本発明のナセルの一実施例を示す斜視切開図である。
【図１７】図１６の実施例を示す斜視非切開図である。
【実施例】
【００３８】
以下、同じ参照符号は、類似のしかし同一ではないエレメントを示すことがある。さらに同じエレメントが異なる縮尺で図示されることもある。
【００３９】
図１と１ａはそれぞれ、タワー１０２，１０２’と、ナセル１０４，１０４’とを備える風力発電装置１００，１００’を示す。ナセル１０４，１０４’には、３つのロータブレード１０８，１０８’とスピナ１１０，１１０’とを備えるロータ１０６，１０６’が配置されている。ロータ１０６，１０６’は、稼働時に風により回転運動され、これによりナセル１０４，１０４’内の発電機を駆動する。
【００４０】
図２のナセル１は、固定部分２と回転部分４を有する。固定部分２は、回転部分４に深く入り込んで伸張している。固定部分２は、アジマスフランジ６を介してアジマスベアリング８に固定されており、アジマスベアリングはさらにタワー１２のタワーフランジ１０に固定されている。タワー１２の上部領域だけ、すなわち作業プラットフォーム１４を有するタワーヘッド２６だけが図示されている。
【００４１】
タワー１２にはタワーフランジ１０の近傍とアジマスベアリング８の近傍に、アジマス駆動部１６が配置されている。アジマス駆動部１６はそれぞれ略示された１つのピニオンギヤ１８を有し、ピニオンギヤは内歯を備えるリングギヤ２０に係合する。内歯は、これ以上図示されていない。リングギヤ２０は、アジマスベアリング８の内部支承リング２２と接続することができ、これにより、または別のやり方でアジマスフランジ６と、そしてこれによりナセル１と、すなわちナセル１の固定部分２と固定的に接続されている。したがって、タワー１２内の２つのリングディスク２４に固定的に設置されているアジマス駆動部１６は、ナセル１を対応のアジマス調整によって風に対して追従させることができる。
【００４２】
リングディスク２４は、タワーフランジ１０の高さに固定的に設置されており、これによりタワー１２の高い剛性を図示のタワーヘッド２６にも導く。図示のヒト２８は、タワーヘッド２６とナセル１における大きさの関係を示すものである。
【００４３】
ナセル１の補強と安定化にも用いられるパイプ状の支持部分３０を介してナセル１の固定部分２は前記アジマスフランジ６と、アジマスベアリング８で、すなわちタワーヘッド２６で固定されている。したがってこのパイプ状の支持部分３０を介して、ナセル１に作用する力もタワー１２に導かれる。タワー１２からはヒト２８が、例えば梯子３２を介し、リングディスク２４、アジマスベアリング８およびパイプ状の支持部分３０を通ってナセル１に到達することができる。これらのエレメントは全て、ヒト２８がナセル１に達することができ、物品もタワー１２からナセル１に達することができる十分なスペースを提供する。
【００４４】
ナセル１の固定部分２は、パイプ状の帯環状領域（Guertelbereich）３４を有する。数学的な意味でパイプ状の支持部分３０とパイプ状の帯環状領域３４の断面領域を形成する接続領域３６内では、パイプ状の支持部分３０とパイプ状の帯環状領域３４とが固定的に互いに接続されている。パイプ状の支持部分３０とパイプ状の帯環状領域３４は、少なくとも部分的に一体に、例えば１つの鋳造部材として作製することができる。接続領域３６は３次元的に空間内に延在しており、これによりナセル１からの種々の力方向を受け止め、タワー１２に導くことができる。
【００４５】
パイプ状の支持部分３０は、タワー１２から発してプラットフォーム３８の高さに終端する。プラットフォーム３８は実質的に、ヒト、とりわけ保守要員がナセル１に立ち入り、そこで作業できるようにするために用いられる。さらに、例えば制御キャビネット４０のような機器が種々の目的のためにプラットフォーム３８上に配置されている。補足的にプラットフォーム３８は、ナセル１の安定性、とりわけ剛性を高めるためにも寄与することができる。ナセル内のヒトはプラットフォーム３８上で、さらなる場所へ大きな空間を提供されて移動することができる。
【００４６】
ナセル１は、通常の使用では風に背を向けた後方部分４２を有する。この後方部分４２はナセル１の安定性、とりわけ剛性に寄与することができるが、通常は、パイプ状の支持部分３０およびパイプ状の帯環状領域３４よりも小さな機械的力しか受け止めない。この理由からこの後方部分４２は、その材料強度またはその材料の種類に関しても比較的弱く構成することができる。例えばこの後方部分４２に対してはアルミニウムを使用することが提案される。
【００４７】
前方に向かって帯環状領域３４には発電機部分４４が接続されている。発電機部分４４には発電機４６が配置されている。発電機４６は、固定子４８と、外側回転子として構成された回転子５０とを含み、外側回転子は固定子４８の周囲に外側で配置されている。固定子４８も回転子５０も、ほぼリング状に構成されている。固定子４８は、ナセル１の固定部分２と固定的に接続されている。これにより、比較的に大きな質量と、したがい大きな重量を有する固定子４８は、固定部分２によって、すなわちナセル１によって支持される。図示のヒト２８により、ヒトがプラットフォーム３８上で発電機４６まで達し、そしてこの発電機を簡単に通り抜けることを許容する大きさの関係が明確である。ここでプラットフォーム３８は、基本的に固定部分２のエレメントだけに接しており、したがって風力発電装置の稼働中にも立ち入りが可能である。
【００４８】
固定部分２の発電機部分４４には前方部分５２が続いており、この前方部分は、前方円錐部分５２と称することもできる。この前方円錐部分５２は基本的に、これまで公知の軸ジャーナルと置き換わるものである。前方円錐部分５２は、ナセル１の固定部分２の一部であり、３つのロータブレード５６を有する空気動力学的ロータ５４の領域に存在する。ロータブレードのうちの１つだけがアタッチメント部に図示されている。前方円錐部分５２は、プラットフォーム３８に隣接して保守開口部５８を有する。この保守開口部を通ってヒトが固定部分２から回転部分４へ、とりわけロータブレード５６ないし所属の装置に達することができる。
【００４９】
さらに前方円錐部分５２からスリップリング体６０にアクセスすることができる。このスリップリング体は、電気信号、すなわち情報信号またはエネルギー信号を固定部分２から回転部分４へ、またはその反対に伝送するために用いられる。さらにナセル１内には、すなわち固定部分２内にはクレーンレール６２が配置されており、このクレーンレールは、後方部分４２から前方部分５２へと、そこのスリップリング体６０まで延在している。クレーンレール６２は、工具を含む重量のある物品を取り扱うための電気ウインチ６４を支持する。電気ウインチは２つの位置で図示されている。ウインチ６４は基本的にスリップリング体６０まで、クレーンレール６２に沿って移動することができ、したがって例えば荷物をタワー１２内で持ち上げ、前方円錐部分５２まで、例えばそこのロータブレード５６まで搬送することができる。
【００５０】
ナセル１の回転部分４は、後方ベアリング７０と前方ベアリング７２によって、実質的に水平の軸を中心に回転可能に固定部分２の上に支承されている。後方ベアリング７０は発電機４６の近傍にあり、固定子４８にほぼ隣接して配置されている。回転部分４には後方ベアリング７０の領域でカバーエプロン７４が設けられており、このカバーエプロンは後方ベアリング７０を天候の影響から保護する。
【００５１】
回転子５０を支持し、これをシリンダ外套のように取り囲む回転子外套部分７６からリング状の支持構造体７８が、後方ベアリング７０まで伸張している。これによりナセル１の回転部分４は、回転部分４のこの後方領域で後方ベアリング７０上に支持される。
【００５２】
回転子外套部分７６にはハブ部分８０が続いている。このハブ部分８０は回転子外套部分７６に固定されており、この領域にはブレーキディスク８２も設けられている。ブレーキディスクは制動手段８４によって回転子を停止することができ、このことはとりわけ保守作業のために必要であり得る。ハブ部分８０には、それぞれ１つのロータブレード５６を固定するためのそれぞれ１つのブレード接続部８８を備えるロータブレードアタッチメント８６が配置されている。ロータブレードアタッチメント８６には、それぞれ所属のピッチボックス９２を備えるピッチ駆動部９０が配置されている。このようなピッチボックス９２はピッチモータの駆動に使用され、非常調整またはその他のための制御ユニットおよび／またはエネルギー蓄積器を格納することができる。ここでピッチボックス９２は、ピッチ駆動部を制御または給電するためのさらなるモジュールに対する例として図示されている。これによりロータブレード５６の迎え角を変更することができ、さらにロータブレード５６はブレード接続部８８に、ブレードベアリング９４を介して回転可能に支承されている。別の実施形態では、複数のピッチ駆動部を各ロータブレードに設けることもできる。
【００５３】
前方ベアリング７２にはナセル１の回転部分４が、ベアリング支持部９６によって収容されている。したがって回転部分４はそのベアリング支持部９６によって前方ベアリング７２の内側に支承され、ここで固定部分２は外側から前方ベアリング７２と接続されている。したがって回転部分４のベアリング支持部９６は、前方ベアリング７２の領域で固定部分２内に配置されており、これに対し回転部分４は、固定部分２、とりわけ前方円錐部分５２と発電機部分４４を中心に外側で回転する。これにより前方ベアリング７２の交換を、ナセル１の固定部分２の内部空間から行うことができる。このような交換作業のためにもクレーンレール６２は有用であり得る。
【００５４】
図３は、複数のナセル部材の組み立てとナセル１のタワー１２への載置を示す図である。ここで風力発電装置の設置方法は、固定部分２の帯環状領域３４を、場合により後方部分４２と共にタワー１２に、タワーのタワーヘッド２６の領域で載置することであると見なすことができる。このために固定部分２のアジマスフランジ６がタワーヘッド２６にアジマスベアリング８の領域で、ないしアジマスベアリング８に載置され、そこに固定される。
【００５５】
次の重要な工程として、発電機部分４４を発電機４６と共に、すなわち回転子５０および固定子４８と共に、およびそのためにあらかじめ設置された後方ベアリング７９と共に、図３に示すように帯環状領域３４に固定することができる。このために後方ベアリング７０は、リング状の帯環部フランジ３０２に配置され、固定される。
【００５６】
さらなる重要な工程で、固定部分の前方円錐部分５２を固定部分のハブ部分８０と共に組み立てることができる。さらに前方円錐部分５２が発電機部分４４に、ハブ部分８０が回転子部分７６に固定される。このためにこれら４つの部分は、それぞれ対応のリングフランジを有する。回転部分４のハブ部分８０は、固定部分２の前方円錐部分５２に前方ベアリング７２と共に、タワーヘッドの高さにリフトアップする前にあらかじめ設置することができる。さらに、ハブ部分８０と前方円錐部分５２とを互いに固定するために、補助固定部を例えばブレーキディス８２の領域に設けることができる。
【００５７】
風力発電装置の大きさ、すなわちナセルの大きさと、使用可能な建築クレーンに応じて、あらかじめ設置されたこのハブ部分８０と前方円錐部分５２を、ロータブレードと共にまたはロータブレード無しで、または場合によりロータブレード部材と共に持ち上げることができる。ハブ部分８０および／または前方円錐部分５２には、スリップリング体６０、ピッチ駆動部９０およびピッチボックス９２のような装置をあらかじめ設置することができる。これら装置の幾つかまたは全て、またはさらなる装置をあらかじめ設置することができる。
【００５８】
図４は、回転部分のハブ部分８０の前方部分の一部分と、固定部分の前方円錐部分５２の一部分を示す。ここにはとりわけ、ここでは２列の円錐ローラベアリングとして構成された前方ベアリング７２の受け入れが示されている。ハブ部分８０は、スピナキャップ９８とも称することのできるハブキャップ９８を有し、このハブキャップはハブ部分８０に対して別個の部材として作製することができ、ハブ部分８０に固定される。ハブキャップ９８はベアリング支持部９６も含んでおり、このベアリング支持部は前方ベアリング７２に内側から支承されている。
【００５９】
さらに図４は、接続された線路は図示せずにスリップリング体（リング状スライド給電装置））６０を概略的に示す。これらの線路は、分かりやすくするために通常でも図示されていない。スリップリング体には、固定部分を形成する前方円錐部分の内部空間から容易にアクセスすることができ、保守作業または修理作業のために除去することができる。
【００６０】
このスリップリング体６０が除去されると、前方ベアリング７２を、前方円錐部分５２の内部空間の方へ取り出すことができ、したがって交換することができる。このためにハブ部分８０、とりわけベアリング支持部９６は、前方円錐部分５２に対して相対的に（relative、交換可能に）固定しなければならないことになる。
【００６１】
全体または一部が図２から４に図示されたハブ部分８０は、一実施形態では、基本的に３つの同じハブセグメント５０２から統合することができる。このようなハブセグメント５０２が図５に示されている。ハブ部分８０は、図２と３に示すように回転子外套部分７６に固定するために、リング状のハブフランジ３０４を有する。ハブキャップ９８との接続のためにキャップフランジ３０６が設けられている。図５に分かりやすく別個に図示されたハブセグメント５０２は、ハブフランジ部分５０４とキャップフランジ部分５０６を有する。さらに２つのセグメントフランジ５０８が図示されており、これらはハブセグメント（複数）５０２を互いに接続するために設けられている。したがって３つのハブセグメント５０２を、セグメントフランジ５０８によってハブ部分８０に接続することができる。この際、ハブフランジ部分５０４は全体でハブフランジ３０４に統合される。同様にキャップフランジ部分５０６はキャップフランジ３０６に統合される。
【００６２】
さらにハブセグメント５０２は、ブレード接続部８８を備えるロータブレードアタッチメント８６を有する。ブレード接続部８８にはブレードベアリング９４が固定されている。
【００６３】
ロータブレードアタッチメント８６には、リング状に周回する補強リム５１０が設けられており、この補強リムにピッチ駆動部９０が装着されている。さらにピッチ駆動部９０は、受け突起部５１２によって保持される。ピッチ駆動部９０に対するこの二重の固定によって、ピッチ駆動部を安定して配置することができる。補強リム５１０も受け突起部５１２も、ロータブレードアタッチメント８６に、すなわちハブ部分８０に配置されている。これによって、ピッチ駆動部９０の予設置を可能または容易にすることができる。
【００６４】
図６の拡大図は、とりわけロータブレードアタッチメント８６を詳細に示す。ピッチ駆動部９０は変速機部分６０２と共に補強リム５１０および受け突起部５１２に装着されており、とりわけ補強リム５１０に固定されている。受け突起部５１２は、とりわけピッチ駆動部９０に対して傾斜安定性を高めることができる。ピッチ駆動部９０には、電流欠落の場合にピッチボックス９２によって作動エネルギーを供給し、ロータブレード５６を風逃がし位置（空気抵抗の少ない角度）に回転することができる。接続線路は図６には図示されていないが、もちろんピッチ駆動部９０とピッチボックス９２との間には接続線路が存在する。ロータブレード５６をロータブレードアタッチメント８６に回転可能に支承するブレードベアリング９４は、ダブルボールベアリングまたは２列のボールベアリングとして構成されている。
【００６５】
さらに図６は、制動手段８４を備えるブレーキディスク８２を示す。制動手段８４は、前方円錐部分５２においてリング状フランジ６０４の領域に固定されており、このリング状フランジはリング状円錐フランジ６０４と称することもできる。ブレーキディスク８２を備える制動手段８４は、ロータを制動し、ロックするために設けられている。
【００６６】
円錐部分５２には、前方プラットフォーム部分６０６をプラットフォーム３８の一部として配置することができ、これを前方円錐部分５２に固定することができる。前方円錐部分５２にある保守開口部５８を通って、保守要員が前方プラットフォーム部分６０６からロータブレードアタッチメント８６へ、そしてそこからロータブレード５６へも到達することができる。しかしそのためには、回転部分の回転およびロータブレードアタッチメント８６の運動を回避するために、前もってブレーキディスク８２を制動手段８４に固定し、ロックもすべきである。
【００６７】
図７は、発電機４６の構造および配置を拡大部分図として示す。発電機４６は、固定子４８と回転子５０を有する。回転子は、発電機のロータと称することもできる。空気動力学的ロータに対する相違をより明確にするため、発電機４６のロータ５０は回転子５０と称される。
【００６８】
回転子５０は、それぞれ１つのポールシュー７０２を備える種々のポールを有する。ポールまたはポールシュー体のうちポールシュー７０２だけが図７に図示されており、このポールまたはポールシュー体にはポールシュー巻線７０４が設けられている。ポールシュー巻線には、ポールシュー体、ひいては回転子５０全体を他励（外部から励磁）するために直流が印加され、この直流は通常、スリップリング体６０を介して供給される。スリップリング体は図２から４に図示されている。回転子５０、とりわけそのポールシュー体は、回転子外套部分７６に強固に固定されている。回転子を冷却するために外側リブ７０６が設けられている。この外側リブは、回転子外套部分７６に取り付けることができ、または回転子外套部分７６はこの外側リブ７０６と共に作製される。有利には回転子外套部分７６、外側リブ７０６、および回転子５０の各ポールのポールシュー体は、それぞれ金属、または少なくとも熱伝導性の良い他の材料から作製されている。これにより回転子５０の熱を回転子外套部分７６に導くことができ、外側リブ７０６を介して外部に放出することができる。外側リブ７０６はとりわけ、ナセル１が風に向けて配向される際に、ほぼ縦方向が風に向くよう配置されている。これにより風が外側リブ７０６に沿って流れ、相応の冷却効果を引き起こすことができる。あるいは外側リブは、回転子５０の周囲に螺旋状に配置することもでき、これにより、ロータブレードによって偏向された風に良好に対応することができる。
【００６９】
固定子４８は、実質的に固定子積層コア７０８を有し、この固定子積層コアは固定子支持部分７１０に強固に固定されている。固定子積層コア７０８には巻線、とりわけ連続した巻線、とりわけ６相の、すなわち３相の連続した巻線が２回設けられている。しかしこの巻線は分かりやすくするために図７に図示されていない。固定子巻線は単に概略的に、巻線ヘッド（複数）７１６によって示されている。ポールシュー７０２と固定子積層コア７０８との間には、発電機エアギャップ７１２が形成されている。固定子４８は、エアギャップ７１２から半径方向に内側に延在しており、提案された構造によってこの方向には特筆すべき空間的制限が存在しない。これにより良好なアクセス性が得られ、どのような冷却必要性が存在しているかに応じて、この空間を冷却装置のために使用することができる。さらにこの空間を場合により、固定子４８の安定性を高めるために使用することができる。
【００７０】
回転子５０と固定子４８の図示の形態は、基本的に回転子と固定子に対して必要な特徴的な大きさを表す。回転子５０の半径方向の広がり、すなわちエアギャップ７１２から回転子外套部分７６を含むまでの広がりは、エアギャップ７１２から固定子４８のカバープレート７１４までの固定子４８の半径方向の広がりよりも格段に小さいことが分かる。したがって例えば輸送条件によりあらかじめ定めることのできる所与の最大外形直径においては、外側回転子としての図示の構成により、同じ大きさの外形直径に注目すれば、より大きな半径方向の厚さを有する固定子が外側にある場合よりもエアギャップ７１２にとって比較的大きな直径を実現することができる。
【００７１】
固定子支持部分７１０は、前方固定子フランジ７１８によって円錐フランジ６０４に固定されるか、ないしは円錐フランジ６０４が前方固定子フランジ７１８に固定される。固定部分２の帯環状領域３４に向かって固定子支持部分７１０は後方固定子フランジ７２０を有し、この後方固定子フランジにより固定子支持部分７１０は前方帯環状領域フランジ７２２に固定される。このために多数の接続ボルト７２４が設けられている。２つのフランジ、すなわち後方固定子フランジ７２０と前方帯環状領域フランジ７２２との間には、後方ベアリング７０が固定ベアリング部分７２６と共に収容されている。後方固定子フランジ７２０を帯環状領域フランジ７２２から分離することにより、基本的に後方ベアリング７０を取り出すことができる。
【００７２】
後方ベアリング７０の回転ベアリング部材７２８には回転子外套部分７６が、リング状でグリッド形の支持構造体７８を介して固定的に接続されている。さらに回転子外套部分７６は、回転子外套フランジ７３０を介してハブフランジ３０４と接続されている。リフトアップのためにリフティングアイ７３２が設けられている。このようなリフティングアイ７３２は、基本的に各ハブセグメント５２０に配置することができる。しかし一対のリフティングアイ７３２を設ければ十分であり、したがってハブセグメント５０２にだけ一対のリフティングアイ７３２が配置されている。この理由から図５のハブセグメント５０２はリフティングアイ７３２を有していない。
【００７３】
図８は、ナセル１の外観を、組み立てられ、タワー１２に載置された状態で示す。分かりやすくするために、ロータブレードアタッチメント（取付部）８６には１つのロータブレード５６が概略的に装着されて図示されている。とりわけこの外観では、それぞれ統合された２つのセグメントフランジ５０８領域に継ぎ目を見ることができる。このような継ぎ目の領域には、２つのリフティングアイ７３２が図示されており、これらはナセル１、すなわちこのハブ部分の組み立てのために設けられている。大きさに応じて、ハブ部分８０は一体でも出荷できることに注意すべきである。これによりリフティングアイ７３２を、セグメントフランジ５０８におけるこのような溶接継ぎ目の領域に取り付けることもできる。
【００７４】
外側リブ７０６は、好ましくは、図８の図示の大きさおよび解像度では、外側リブを複数のリブとして識別できないほどに薄く、多数を設けることができる。ロータブレードアタッチメント８６の開口部を通して前方円錐部分５２を外側から見ることができる。
【００７５】
図９は実質的に図２の図示に対応するが、図９の図示は斜視図ではなく、その図示の仕方は図２の図示の仕方とは容易に区別される。さらにナセル１の図示には、比較的に小さい、とりわけ出力クラスの比較的に小さい公知の風力発電装置のナセル９０１が図示されている。公知のナセル９０１も、ギヤレス型風力発電装置のナセルである。従来技術のこのようなナセルは、タワー１２から発してまず、鋳造された機械支持体９０２を有する。この機械支持体は、湾曲したパイプのようにタワー１２から発し、約９０度湾曲して発電機まで伸張している。したがって保守要員はナセル９０１に立ち入るために、タワー１２の下方から機械支持体９０２に登り、後方機械支持体開口部９０４から機械支持体９０２を去ってナセル内部の自由空間に入らなければならない。機械支持体９０２には固定子支持体９０６が続いており、この固定子支持体は釣り鐘形固定子支持体と称することができる。なぜならこれは、ナセル９０１を基本的に完全に貫通しており、ほぼ釣り鐘状に構成されているからである。固定子支持体の周囲には固定子９０８が固定されており、固定子はここでは非常に概略的に図示されている。ナセル９０１の前方部分に達するために、釣り鐘形固定子支持体９０６には釣り鐘形固定子支持体開口部９１０が設けられている。釣り鐘形固定子支持体９０６からは軸ジャーナル９１２が伸張している。軸ジャーナルは内側が中空であり、その中にケーブルをスリップリング体９１４まで案内することができる。しかし軸ジャーナル９１２を通ってヒトがナセル９０１に前方領域に達することはできない。
【００７６】
この軸ジャーナル９１２にはロータ、すなわち空気動力学的なロータと、発電機のロータ、すなわち回転子とが支持される。さらにロータハブ９１６が設けられており、このロータハブは、２つの軸ジャーナルベアリング９１８を介して軸ジャーナルに回転可能に支承されている。ハブ９１６には、ロータブレードを固定するためのロータブレードアタッチメント９２０がある。さらにハブには回転子支持体９２２が配置されており、この回転子支持体はそこから半径方向に外側へ伸張し、回転子９２４を固定子９０８の内部に支持する。固定子９０８と回転子９２４との間にはエアギャップ９２６が形成されている。
【００７７】
下方に図示されたロータブレードアタッチメント９２０内にはロータブレードアダプタ９２８が示されており、このロータブレードアダプタは、アダプタベアリング９３０を介してロータブレードアタッチメント９２０に回転可能に接続されている。ロータブレードはここには図示されていない。
【００７８】
ここでの作用態様は、風力がロータブレードへ、そしてそこからロータブレードアダプタ９２８に伝達され、これにより回転運動を実行する、と言うものである。そして力はさらに、アダプタベアリング９３０とロータブレードアタッチメント９２０を介してハブ９１６に伝達される。ハブは比較的小さな直径を有し、前記のように形成されたトルクをさらに回転子支持体９２２に伝達し、この回転子支持体からトルクは外側（半径方向外方）に向けて回転子９２４に伝達される。対応して比較的に不利な、ロータブレードから回転子への力の流れが生じる。さらに、ロータの重力とさらにロータの傾斜トルクも受け止めなければならない軸ジャーナル９１２の直径は、ナセル支持体を使用した本発明のコンセプトの場合よりも小さい。対応してこのような軸ジャーナルは非常に堅牢な構造形式で、すなわち非常に厚い壁厚により作製される。対応して十分な安定性を保証するために、比較的大きな重量が生じる。
【００７９】
さらにナセル９０１には、これが部分的に本発明のナセル１よりも大きな直径を有しているにもかかわらず立ち入るのが困難である。なぜなら機械支持体９０２がナセル９０１の真ん中に配置されており、基本的に最も良い場所を占めているからである。全ての機器は、そこでこの機械支持体９０２の周囲に配置しなければならない。
【００８０】
さらにナセル９０１への立ち入りは一部でしか行えない。なぜなら釣り鐘形固定子支持体９０６がナセル９０１の大部分へのアクセスを不可能にしており、ないしはロータが固定され、これにより回転子９２４が固定された場合にしかアクセスできないからである。
【００８１】
これに対して、自立式であり、これにより第一に機械支持体９０２を不要とする、すなわち置換するナセル１が提案される。ここでこのナセル１は支持力をその外殻で受け止める。この外殻は、これまでの構造と比較して格段に大きな直径を有し、したがって壁厚を格段に小さくしても高い安定性を達成することができる。したがって直径が大きくても、具体的な実施形態では、図９に示した従前の構造形式に対して重量を削減することができる。
【００８２】
図１０のナセル構成はナセル湾曲領域１３４を有し、このナセル湾曲領域は機能的に図２の帯環状領域３４にほぼ対応する。したがってナセル湾曲領域１３４は、ナセル１００１の固定部分１００２の一部である。ナセル湾曲領域１３４には発電機部分１４４が続いており、発電機部分には前方円錐部分１５２が続いている。ここでナセル湾曲領域１３４は、アジマスベアリング１００８[2008]とタワーフランジ１０１０[2020]を介してタワー１０１２と接続されている。これによりナセル湾曲領域１３４は、タワー１０１２[2012]から発電機部分１４４への安定した接続を形成する。このためにナセル湾曲領域は、実質的に約９０度湾曲されたパイプ部分のように形成されている。これによって非常に良好に安定した固定接続を、タワー１０１２[2012]と発電機部分１４４との間に達成することができる。例えば図２に示されたような後方部分４２は必ずしも必要ないことが判明した。このパイプ状のエレメントの構成により、簡単かつ効率的に、最終的には回転子からタワーへの力の流れの偏向（向きの変更）も保証される。支持用の外殻を提供し、対応してナセル１００１の内部空間に大きなスペースを形成する基本構造によって、図２の実施形態では後方部分４２に存在するスペースを省略することもできる。
【００８３】
図１０のナセル１００１は、一変形形態では、とりわけ支持用でないカバー部分が後方に、ロータとは反対の側に設けられるように変更することができる。この点で、例えば冷却手段のような付加的機器またはクレーン開口部のような保守作業用の装置を下方に配置することができる。
【００８４】
ナセル湾曲領域１３４に示したヒト１２８はプラットフォーム１３８に立っており、図１０の実施形態でもナセル１００１内に大きなスペースが存在することを表している。
【００８５】
プラットフォーム１３８は、対応して図２よりも短い。同様にクレーンレール１６２も短縮されており、ウインチ１６４を支持する。ウインチによりタワー１０１２[2012]からナセル１００１へ物品を持ち上げ、ないしナセルから降ろすことができる。ヒト１２８がプラットフォーム１３８上に図示された場所から、荷物付きまたは無しのウインチ１６４はクレーンレール１６２に沿って、ずっと前方の前方円錐部分１５２まで移動することができる。これにより、前方円錐部分１５２にある図示のスリップリング体１６０および保守用開口部１５８に達することができる。
【００８６】
前方円錐部分１５２は、発電機部分１４４を介してナセル湾曲領域１３４と固定的に接続されており、さらに最終的にタワー１０１２[2012]と接続されている。発電機部分１４４は円筒外套部分１７１４を有し、この円筒外套部分は、実質的にナセル湾曲領域１３４から前方円錐部分１５２への直接的な接続部を形成する。その形態により、とりわけ円筒形状により、前方円錐部分１５２からナセル湾曲領域１３４への良好な力伝達が可能である。さらにとりわけ、空気動力学的ロータからハブキャップ１９８へ、さらに前方ベアリング１７２へ、そしてこれにより前方円錐部分１５２へと力が伝達される。
【００８７】
円筒部分１７１４の周囲には固定子支持部分１７１０が配置されており、支持側面１７１１および円筒部分１７１４と共に、断面がほぼ台形の構造体を形成する。これにより固定子１４８、とりわけ固定子積層コア１７０８が支持される。台形の構造体１７０９の内部では、固定子１４８、とりわけ固定子積層コア１７０８を冷却するための冷却流を案内することができる。
【００８８】
発電機部分１４４の内部にも十分なスペースが存在し、この発電機部分１４４には、風力発電装置の稼働時にも立ち入ることができるので、そこには制御キャビネット１４０等の機器も格納されている。
【００８９】
図１０の実施形態は、回転部分１００４に回転子外套部分１７６を有する。この回転子外套部分は回転子１５０を支持し、外側リブ１７０６が設けられている。外側リブ１７０６は、ほぼ螺旋状にナセル１００１の周囲に、すなわち回転子外套部分１７６の周囲に配置されている。かくて空気動力学的ロータにより稼働時に偏向される風は、この外側リブ１７０６に有利な態様で流れる。すなわち外側リブ１７０６に対してほぼ平行に流れる空気流をもって流れる。外側リブ１７０６の構成のこの形態は、図１０に図示された実施形態に限定されない。むしろ、そのような外側リブが一般的に好ましい構成である。
【００９０】
回転子外套部分１７６は、同時にカバーエプロンとして機能するリング状の支持構造体１７８を介して後方ベアリング１７０に支承されている。接続支持部分１７９が、後方ベアリング１７０のほぼ外周に亘って延在している。したがって、回転部分１００４に作用する力は、リング状の支持構造体１７８と接続部分１７９を介して後方ベアリング１７０に伝達される。さらにこのリング状の支持構造体１７８は、いずれの場合でも一方の側から発電機１４６を取り囲む。
【００９１】
図１０に図示の実施形態は、さらなる詳細において例えば図２に示した実施形態とは相違する。特に記述しない限り、図１０のこの実施形態のさらなるエレメントは、図２の実施形態に少なくとも基本に対応する。さらに例えば図２または他の図に示した新規の構造形式は、ロータブレードから回転子への格段に有利な力の流れに好都合である。なぜならこの力の流れは、実質的に、ハブ部分８０の外殻ないし外壁の領域で既に受け止められ、外側にある回転子５０にさらに導かれるからである。いずれにしろ、提案された新規のナセル１は、部分的に全体直径が低減されているにもかかわらず格段に多くのスペースを内部に提供する。なぜなら基本的に全ての内部空間を、種々の機器の設置のために、および作業プラットフォームないしナセルに立ち入るための通路面の設置のために使用できるからである。
【００９２】
さらに提案された新規のナセル構造は、発電機を外側回転子として設けることに好都合である。このことはさらに、全体外形直径を同じとした場合に比較的に大きなエアギャップ直径をもたらし得る。なぜなら、回転子の半径方向広がりは、固定子の半径方向広がりよりも小さいからである。
【００９３】
ロータに冷却リブ（複数）、すなわちいわゆる外側リブ構造を設けることにより、５ｍの外径に対して約２０〜１５０ｍ２の範囲の冷却面積を提供することができる。後方ベアリング７０はローラベアリングとして構成することができ、交換可能である。
【００９４】
ナセル支持体３４とも称することのできる固定部分２の帯環状領域３４は、好ましくは鋳造部材として設けられる。後方部分４２はテールカバー４２とも称することができ、好ましくはアルミニウムから作製される。アジマス調整のために、いわゆるアジマスモジュールをタワーヘッド２６に配置することができる。このアジマスモジュールに対しては、駆動部を均等に配置すること、とりわけ周囲に亘って均等に分散して配置することが提案される。アジマスベアリング８は、とりわけその内部支承リング２２の内側を歯切りして構成することができる。外側の歯部構造と比較して小さな歯部直径は、比較的に多数の駆動部とすることによって補償（対処）することができる。一実施形態によれば、ここでは１４個のアジマス駆動部１６が設けられている。
【００９５】
前方円錐部分５２とベアリング支持部９６とを回転可能に接続するために、２列の円錐ローラベアリングを前方ベアリング７２として設けることができ、これは内部から交換可能である。
【００９６】
前方円錐部分５２の中、ないしベアリング支持部９６にはスリップリング体を取り付けることができる。ベアリング支持体９６は、３つのハブセグメント５０２を統合するためにも好ましくは設けられるハブキャップ９８の一部である。
【００９７】
提案された自立式ナセルによって、重量が大きい、組み立てに労力が掛かると言った欠点に対処することができる。対応して重量低減および組み立て労力の削減を達成することができる。さらなる利点ないし提案された側面は、以下のとおりである。
【００９８】
エアギャップが自然の力の流れの中にある。外側にある支持構造体によって、低い張力レベルが達成される。ここではとりわけ、張力レベルは、ナセル中心軸を基準にした支持構造体の半径の２乗の逆数に比例することに注意すべきである。ここでこのような支持構造体の安定性は、基本的に支持構造体のそれぞれ壁厚に比例してだけ増大する。
【００９９】
後方ベアリング７０をエアギャップの近傍で使用することにより、高いエアギャップ剛性を達成することができる。さらにエアギャップは、軸方向で見て後方ベアリング７０と前方ベアリング７２との間にある。これにより高い傾斜安定性と、対応して小さなエアギャップ厚さも可能である。同様に、エアギャップの長さの延長にも好都合である。これらは全て最終的にエアギャップ損失の低減につながる。
【０１００】
提案された外側回転子型発電機により、回転子を外側から冷却することができ、このことは第一に純粋にパッシブ（何れも積極的冷却手段を講ずることなく自然に）に可能である。
【０１０１】
固定子は、自由にアクセスできる固定子コア中央部を通して良好に冷却することができる。固定子には、提案された解決策では内部から到達することができる。固定子の積層コアには、高さないし厚さの制限が実質的にない。これにより冷却のための大きなスペースが存在し、積層コアのコア剛性も増大することができる。
【０１０２】
ナセルは、外形寸法が小さい場合でも、内部を広く形成することができる。
【０１０３】
さらに自立式ナセルは頑強な外側構造を有し、これは特に輸送および建造に有利である。
【０１０４】
頑強な外側構造と、リフティングアイ７３２のような鋳造されたリフト用留め輪によって、風力発電装置の現場での建造を簡単にすることができる。ここでは、小さな部材を建築現場で組み立てることが不要になる。基本的にコンポーネント交換が簡単に可能になり、特に後方ベアリング７０と前方ベアリング７２の交換が簡単である。同様に場合によるナセル１からのヒトの救助も、さほど問題なしに行うことができる。
【０１０５】
さらに、提案されたナセルは高い密閉性を提供する。これは例えば、ロータブレードを外側でハブ部分８０のロータブレードアタッチメント８６に接続することによって達成される。なぜなら、アタッチメントエッジに湿気浸透性であり得る付加的なカバーが設けられていないからである。アジマスベアリングの領域、すなわちタワーヘッドへの接続の領域でも密閉性を改善することができる。
【０１０６】
空気供給のために、水分除去器（除湿器）および／または砂除去器を使用することが提案される。
【０１０７】
さらに提案されたナセルは、大型の発電装置に有利である。すなわち、現在の構造サイズないし出力レベルを上回る構造サイズおよび出力レベルを備える将来の発電装置に対して特に有利である。制限はとりわけ、コンポーネントの道路輸送における制限により生じる。場合によりナセル支持体および／またはハブ部分は、輸送のために相応に分割される。ナセルが自立式であり、これによりナセルカバーが支持用の構造体を形成することにより、ナセルは、さらに大きくなる発電装置に対して相応に大きくなることができる。すなわち大きな発電装置の場合には、対応して大きく作製され、これにより直接的に安定性の向上も得られる。
【０１０８】
提案されたナセルの力の流れ（力線）は、これがロータブレードから、すなわち外側から到来してハブ部分８０を通って回転子５０に直接導かれ、さらに固定子へ、そしてそこから固定部分２の外殻へと基本的に直線状に簡単な方向で導かれるように有利に構成されている。
【０１０９】
後方ベアリング７０に関しては、約３ｍのエアギャップ直径を有するローラベアリングが可能であり、これにより高い安定性と、とりわけ傾斜剛性が可能である。
【０１１０】
図１１のナセル１１０１は、実質的にパイプ状の、約９０度折り曲げられた、ないし湾曲された本体を有する。ここにはタワー接続領域１１０２、接続部分１１０４および軸ジャーナル部分１１０６が存在する。接続部分１１０４は、ほぼリング状の軸ジャーナル接続領域１１０８を介して軸ジャーナル部分１１０６と接続されており、ないしそこでこれにつながっている。タワー接続領域１１０２を介して接続部分１１０４はタワーヘッド１１１０と、ひいては対応のタワーと接続されている。
【０１１１】
軸ジャーナル部分１１０６は前方円錐部分１１５２を有し、この前方円錐部分は固定子１１４８を有する。固定子１１４８のうちの固定子構造体１１４９が図示されており、この固定子構造体は、図１１には図示されない固定子１１４８の電磁作用部分、すなわちとりわけ固定子積層コアと固定子巻線を実質的に支持する。いずれにしろ固定子構造体１１４９は、軸ジャーナル部分１１０６と共に、とりわけ前方円錐部分１１５２と共に一体に構成することができ、したがってこの軸ジャーナル部分に組み込むことができる。その機能に基づき、前方円錐部分１１５２は軸ジャーナルとも称することもでき、その点で固定子１１４８は、少なくともその固定子構造体１１４９は、軸ジャーナルに組み込まれることとなる。
【０１１２】
ナセル１１０１の回転部分１２０４は、２つのベアリングによって、すなわち後方ベアリング１１７０と前方ベアリング１１７２によって回転可能に前方円錐部分１１５２に支承され、これにより回転可能に軸ジャーナル部分１１０６に支承されている。したがってロータブレード１１５６は、回転軸１１０３を中心に回転可能に支承されている。ここで各ロータブレード１１５６は、ロータブレードアタッチメント１１８６ないしロータブレードアダプタ１１８６を介して、回転部分１２０４にあるブレード接続部１１８７にそれぞれ接続されている。すなわちこれと固定的に接続されている。このブレード接続部１１８７の領域には、ここでは固定子１１４８と回転子１１５０から統合される発電機の回転子１１５０も配置されている。
【０１１３】
したがって回転軸１１０３に関して、固定子１１４８と回転子１１５０から構成される発電機は、軸方向にブレード接続部１１８７と同じ領域に配置されている。３つのブレード接続部１１８７は、ブレード接続領域を規定する。さらにここでは固定子１１４８と回転子１１５０から構成される発電機が、回転軸１１０３に関して半径方向でブレード接続部１１８７内に存在する。したがってブレード接続部１１８７は、風力発電装置の稼働時に、固定子１１４８と回転子１１５０から構成される発電機を中心に外側で回転する。ここで回転子１１５０は、ブレード接続部１１８７と共に回転する。したがって図示の実施形態で発電機は、軸方向にも半径方向にも、ブレード接続部１１８７によって規定されるブレード接続領域内にある。
【０１１４】
さらに発電機は回転部分１２０４内にあり、したがって回転部分はブレード接続キャップも形成し、発電機をその中に閉じ込め、外部に向かって天候の影響から保護する。
【０１１５】
とりわけ発電機が非常に長い構造形状を有しており、ブレード接続領域よりも長い軸長を有している場合、発電機は軸方向に少なくとも片側でブレード接続領域を超えて伸張することもできる。
【０１１６】
図１２は、図１１のナセル１１０１を斜め前方から見た斜視図である。そこにはとりわけロータブレード１１５６の一部が図示されている。ロータブレード１１５６は、ロータブレードアタッチメントないしロータブレードアダプタ１１８６を介してそれぞれナセル１１０１の回転部分１２０４に接続されている。回転部分１２０４のブレード接続部１１８７が発電機を完全に取り囲んでいることが分かる。
【０１１７】
ブレード接続部１１８７は図１２では、ほぼＶ字形の領域として示されており、この領域でロータブレードアタッチメントないしロータブレードアダプタ１１８６が回転部分に固定されている。Ｖ字形の形態を分かりやすくするために、例として３つのブレード接続部１１８７の１つに対して２つの補助線１１８８が破線でプロットされている。いずれにしろＶ字形の接続ではなく直線状の接続と比較して、この形式の接続によって、それぞれのロータブレード１１５６から回転部分１２０４への力の流れを改善することができる。さらに、回転部分１２０４の外形寸法を少なくともやや低減することができる。このことはとりわけ回転部分１２０４を、風力発電装置の設置場所に別個に輸送する場合に重要である。
【０１１８】
とりわけブレード接続部の前記Ｖ字形の形状、すなわちロータブレードアタッチメントないしロータブレードアダプタ１１８６を回転部分１２０４にＶ字形領域で接続することは、図１１と１２の具体的実施例に制限されるものではなく、一般的に当てはまる好ましい実施形態である。
【０１１９】
図１３ａから１３ｄは、ナセル湾曲領域１３３４ａから１３３４ｄの４つの異なる実施形態を示す。これらのナセル湾曲領域は、図１０に示されたナセル湾曲領域１３４に実質的に対応する。図１３ａのナセル湾曲領域１３３４ａは外側湾曲領域１３３５ａを有し、この外側湾曲領域は、タワー接続領域１３０８ａから発電機接続領域１３１０ａまでほぼ均等に湾曲して延在している。ここで外側湾曲領域１３３５ａは閉鎖して構成されており、ナセル湾曲領域１３３４ａは、基本的にほぼ９０度均等に湾曲されたパイプ部分の形状を有する。
【０１２０】
図１３ｂのナセル湾曲領域１３３４ｂは、基本的にナセル湾曲領域１３３４ａと同じ形状を有する。ここで図１３ｂのナセル湾曲領域１３３４ｂは、出口開口部１３３８ｂを備える外側湾曲領域１３３５ｂを有する。この出口開口部１３３８ｂにより、保守要員はナセルから、すなわちナセル湾曲領域１３３４ｂから外に出ることができる。図１３ｂおよびその他の図１３ａ、１３ｃおよび１３ｄは、それぞれまだ装着されていないナセル湾曲領域を示し、したがって図１３ｂにも出口開口部１３３８ｂにあるドア等は図示されていない。図１３ａから１３ｄに示されたナセル湾曲領域は、例えば鋳造部材として作製することができる。
【０１２１】
図１３ａから１３ｄは、ナセル湾曲領域１３３４ａ〜１３３４ｄに対する種々の実施形態を示す。これら４つの実施形態の参照符号は数字に関しては同じであるが、その末尾文字ａからｄが、図１３ａから１３ｄに対応して異なっている。
【０１２２】
図１３ｃの実施形態は、実質的に直線状の外側湾曲領域１３３５ｃを備えるナセル湾曲領域１３３４ｃを示す。外側湾曲領域は、この点で背側領域１３３５ｃとも称することができる。さらにこの外側湾曲領域ないし背側領域１３３５ｃには、出口開口部１３３８ｃが存在する。
【０１２３】
図１３ｄの実施形態は、実質的に直線状の外側湾曲領域ないし背側領域１３３５ｄを備えるが、出口開口部は備えないナセル湾曲領域１３３４ｄを示す。
【０１２４】
出口開口部１３３８ｂないし１３３８ｃにより、ナセルから外に出ることを簡単に実現できる。一方、出口開口部を備えない図１３ａと１３ｄの実施形態は、比較的に高い安定性ないし同じ安定性を簡単に達成することができる。場合により必要な出口は、別の箇所に設けられることとなる。
【０１２５】
図１４は、概略的側断面図に本発明の一実施形態によるナセル１４０１と従来技術によるナセル１４０１’を示す。ここで２つのナセル１４０１と１４０１’は同じ出力クラスの風力発電装置の一部である。図１４には、存在する使用可能なスペースが示されている。とりわけ本発明のナセル１４０１は、連続する非常に大きな作業スペース領域１４０２を有する。このために相応の矩形がナセル１４０１内に図示されており、この矩形はこの作業領域１４０２を示す。連続する最大の作業領域１４０２’が矩形の断面としてナセル１４０１’内に図示されている。従来技術によるナセル１４０１’は本発明の一実施形態によるナセル１４０１よりも格段に大きいにもかかわらず、このナセルは、比較的に僅かな小型の連続する自由空間しか有していない。これは作業領域１４０２’により示されている。その理由は、従来技術では支持構造体、とりわけ軸ジャーナル１４０４’と機械支持体１４０６’がナセル１４０１’内の中央に配置されており、いずれかの自由空間は、この機械支持体１４０６’ないし軸ジャーナル１４０４’の周辺に分散して配置できるだけだからである。
【０１２６】
本発明の一実施形態によるナセル１４０１では、この自立式ナセルおよびその固有の外殻が支持構造体を形成し、したがってさらなる支持構造体は設けられていない。したがってナセル１４０１の内部領域全体は、実質的に機器のため、そしてヒト、とりわけ保守要員が滞在するために使用される。
【０１２７】
存在する必要スペースを分かりやすくするため、さらなる自由空間１４０８がナセル１４０１内に、さらなる自由空間１４０８’がナセル１４０１’内に図示されている。
【０１２８】
図１５の実施形態は、冷却の一可能形態を示す。ナセル１５０１は、アジマスベアリング１５０８を介してタワー１５１２と接続されており、ここではタワーの上方部分だけが図示されている。タワー１５１２には流入開口部１５１８が設けられている。この流入開口部１５１８を通って外気１５２０が流入し、この外気はアジマスベアリング１５０８の領域でナセル１５０１へ冷却流１５２２として流入する。そして冷却流１５２２は発電機１５４６に達し、これを通流し、風力発電装置から加熱された排気１５２４として去る。
【０１２９】
ここで図１５は非常に概略的に図示されており、上方領域における発電機１５４６の冷却のみを示す。実際には発電機１５４６は実質的にナセル１５０１の周囲全体に延在しており、冷却は発電機１５４６の全周囲でも行われる。例として図示された送風機１５２６も通常は図示の位置だけではなく、周方向に発電機１５４６の周囲に分散して複数を配置することができる。ナセル１５０１は、発電機１５４６の領域に流出開口部１５２８を有することができ、この流出開口部は好ましくは、ナセル１５０１の、風とは反対の側（下流側）に配置されている。
【０１３０】
図１６と１７はさらに、一実施形態によるナセル１６０１の構造を再度示す。ナセル１６０１のナセル湾曲領域１６３４は、アジマスベアリング１６０８を介してタワー１６１２に回転可能に固定されている。回転子１６５０は回転子外套部分１６７６に、とりわけナセル湾曲領域１６３４にある後方ベアリング１６７０を介して回転可能に支承されている。
【０１３１】
したがって回転子１６５０は、回転子１６５０内に配置された固定子１６４８に対して相対的に回転する。固定子１６４８と回転子１６５０は、基本的に発電機１６４６を形成し、発電機はとりわけ傾斜して配置された冷却リブ１６３０を介して冷却することができる。ここで傾斜して延在する冷却リブ１６３０は、図１６と１７では図面のほぼ左側から到来する風が流れる際に、冷却リブが空気動力学的ロータないし回転部分１６０４の通常の回転を考慮するように実質的に傾斜されている。すなわちナセル１６０１に関して、風はここではほぼ螺旋状に流れ、これらの冷却リブ１６３０はこれに向くように配向されている。
【０１３２】
冷却リブ１６３０と後方ベアリング１６７０との間には、さらにカバー（流出）開口部（複数）１６７５を有する保護部分１６７４ないしカバーエプロン１６７４が配置されており、このカバー開口部を通って冷却空気、とりわけ冷却により既に加熱された排気が流出することができる。とりわけ図１５に示された冷却は、冷却流としてこのようなカバー開口部１６７５を通って流出することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  ナセル
２  固定部分
４  回転部分
６  アジマスフランジ
８  アジマスベアリング
１０  タワーフランジ
１２  タワー
１４  作業プラットフォーム
１６  アジマス駆動部
１８  ピニオンギヤ
２０  リングギヤ
２２  内部支承リング
２４  リングディスク
２６  タワーヘッド
２８  ヒト
３０  支持部分
３２  梯子
３４  帯環状領域、ナセル支持体
３６  接続領域
３８  プラットフォーム
４０  制御キャビネット
４２  後方部分、テールカバー
４４  発電機部分
４６  発電機
４８  固定子
５０  回転子
５２  前方部分、前方円錐部分
５６  ロータブレード
５８  保守開口部
６０  スリップリング体
６２  クレーンレール
６４  ウインチ
７０  後方ベアリング
７２  前方ベアリング
７４  カバーエプロン
７６  回転子外套部分
７８  支持構造体
８０  ハブ部分
８２  ブレーキディスク
８４  制動手段
８６  ロータブレードアタッチメント（取付部）
８８  ブレード接続部
９０  ピッチ駆動部
９２  ピッチボックス
９４  ブレードベアリング
９６  ベアリング支持部
９８  ハブキャップ、スピナキャップ
１００，１００'  風力発電装置
１０２，１０２'  タワー
１０４，１０４'  ナセル
１０６，１０６'  ロータ
１０８，１０８'  ロータブレード
１１０，１１０'  スピナ
１３４  ナセル湾曲領域
１４４  発電機部分
１５０  回転子
１５２  前方円錐部分
１５８  保守用開口部
１６４  ウインチ
１７０  後方ベアリング
１７２  前方ベアリング
１７６  回転子外套部分
１７８  リング状支持構造体
１７９  接続支持部分
３０２  帯環部フランジ
３０４  ハブフランジ
３０６  キャップフランジ
５０２  ハブセグメント
５０４  ハブフランジ部分
５０６  キャップフランジ部分
５０８  セグメントフランジ
５１０  補強リム
５１２  受け突起部
６０２  変速機部分
６０４  リング状フランジ、リング状円錐フランジ
６０６  前方プラットフォーム部分
７０２  ポールシュー
７０４  ポールシュー巻線
７０６  外側リブ
７０８  固定子積層コア
７１０  固定子支持部分
７１２  発電機エアギャップ（空隙）
７１４  カバープレート
７１６  巻線ヘッド
７１８  前方固定子フランジ
７２０  後方固定子フランジ
７２２  前方帯環状領域フランジ
７２４  接続ボルト
７２６  固定ベアリング部分
７２８  回転ベアリング部材
７３０  回転子外套フランジ
７３２  リフティングアイ
９０１  公知のナセル
９０２  機械支持体
９０４  方向機械支持体開口部
９０６  固定子支持体、釣り鐘形固定子支持体
９０８  固定子
９１０  釣り鐘形固定子支持体開口部
９１２  軸ジャーナル
９１４  スリップリング体（摺動リング式給電装置）
９１６  ロータハブ
９１８  軸ジャーナルベアリング
９２０  ロータブレードアタッチメント
９２２  回転子支持体
９２４  回転子
９２６  エアギャップ
９２８  ロータブレードアダプタ
９３０  アダプタベアリング
１００１  ナセル
１００２  固定部分
１００４  回転部分
１００８  アジマスベアリング
１０１０  タワーフランジ
１０１２  タワー
１１０１  ナセル
１１０２  タワー接続領域
１１０３  回転軸
１１０４  接続部分
１１０６  軸ジャーナル部分
１１０８  軸ジャーナル接続領域
１１１０  タワーヘッド
１０１２  タワー
１１４８  固定子
１１４９  固定子構造体
１１５０  回転子
１１５２  前方円錐部分
１１５６  ロータブレード
１１７０  後方ベアリング
１１７２  前方ベアリング
１１８６  ロータブレードアタッチメント、ロータブレードアダプタ
１１８７  ブレード接続部
１２０４  回転部分
１３０８ａ〜ｃ  タワー接続領域
１３１０ａ〜ｄ  発電機接続領域
１３３４ａ〜１３３４ｄ  ナセル湾曲領域
１３３５ａ〜ｄ  外側湾曲領域
１３３８ｂ，ｃ  出口開口部
１４０１  本発明によるナセル
１４０１'  従来技術によるナセル
１４０２  作業スペース領域
１５０１  ナセル
１５０８  アジマスベアリング
１５１２  タワー
１５１８  流入開口部
１５２０  外気
１５２２  冷却流
１５２４  排気
１５２６  送風機
１５２８、１６７５  流出開口部
１５４６  発電機
１６０１  ナセル
１６０８  アジマスベアリング
１６１２  タワー
１６３０  冷却リブ
１６３４  ナセル湾曲領域
１６４６  発電機
１６４８  固定子
１６５０  回転子
１６７０  後方ベアリング
１６７５  カバー開口部
１６７４  保護部分、カバーエプロン
１６７６  回転子外套部分
１７０６  外側リブ
１７０８  固定子積層コア
１７０９  台形の構造体
１７１０  固定子支持部分
１７１１  支持側面
１７１４  円筒外套部分
【図１】
2015500950.tif 000003
【図１ａ】
2015500950.tif 000004
【図２】
2015500950.tif 000005
【図３】
2015500950.tif 000006
【図４】
2015500950.tif 000007
【図５】
2015500950.tif 000008
【図６】
2015500950.tif 000009
【図７】
2015500950.tif 000010
【図８】
2015500950.tif 000011
【図９】
2015500950.tif 000012
【図１０】
2015500950.tif 000013
【図１１】
2015500950.tif 000014
【図１２】
2015500950.tif 000015
【図１３】
2015500950.tif 000016
【図１４】
2015500950.tif 000017
【図１５】
2015500950.tif 000018
【図１６】
2015500950.tif 000019
【図１７】
2015500950.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月20日(2014.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置（１００）のナセル（１）であって、前記風力発電装置（１００）は、タワー（１０２）ないしマストと、空気動力学的ロータ（１０６）と、回転子（５０）および固定子を備える発電機（４６）とを有し、
前記ナセル（１）にはナセルカバー（２，４）が設けられており、前記ナセル（１）は自立式であるナセル（１）。
【請求項２】
前記ナセルカバー（２，４）は、前記発電機（４６）を支持する、ことを特徴とする請求項１に記載のナセル（１）。
【請求項３】
前記ナセルカバー（２，４）は、機械支持体（９０２）の機能を引き受ける、ことを特徴とする請求項１または２に記載のナセル（１）。
【請求項４】
前記風力発電装置（１００）は、前記回転子（５０）が機械的な変速機無しで前記空気動力学的ロータ（１０６）により回転されるようにギヤレス型である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項５】
前記ナセルカバー（２，４）は、回転部分（４）および／または固定部分（２）を有し、
前記回転部分は、前記空気動力学的ロータ（１０６）の少なくとも１つのロータブレード（５６）および／または前記発電機（４６）の回転子（５０）を支持し、
前記固定部分は、前記発電機（４６）の固定子（４８）を支持する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項６】
前記発電機（４６）は、外側回転子として構成されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項７】
ナセル（１）と固定的に接続されたリングギヤ（２０）が設けられており、該リングギヤは、当該ナセル（１）をアジマス調整するための内歯を備え、
タワー（１２）内に固定的に配置された少なくとも１つのアジマス駆動部（１６）が、それぞれ１つのピニオンギヤをもって前記内歯を備えるリングギヤに係合するよう構成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項８】
前記発電機（４６）を貫通して延在する作業プラットフォーム（３８）を特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項９】
前記発電機（４６）は、１ＭＷ超の定格出力を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１０】
前記ナセル（１）には立ち入ることができる、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１１】
前記発電機（４６）は緩慢に回転する発電機として、および／または少なくとも４８の固定子極を有する多極型発電機として構成されている、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１２】
前記ナセルカバー（２，４）は、
・前記発電機と前記空気動力学的ロータの領域に配置されていて、前記発電機と前記空気動力学的ロータを支持する軸ジャーナル部分（１１０６）と、
・前記軸ジャーナル部分（１１０６）を前記タワーに接続する接続部分とを有し、
当該接続部分は、前記タワーから前記軸ジャーナル部分（１１０６）まで湾曲された、または折り曲げられた外形を有する、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１３】
前記回転部分（４）は、それぞれのロータブレードを当該回転部分（４）に固定するためにブレード接続部（１１８７）を有し、該ブレード接続部（１１８７）は、軸方向にブレード接続領域にわたって伸張しており、
前記発電機は、軸方向に関して前記ブレード接続領域に配置されており、および／または
前記発電機は、回転軸に関して半径方向に前記ブレード接続部の内部に配置されている、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のナセル（１）。
【請求項１４】
タワー（１０２）ないしマストと、請求項１から１３のいずれか一項に記載のナセル（１）とを備える風力発電装置（１００）。
【請求項１５】
少なくとも１つのアジマス駆動部（１６）がタワー（１２）ないしマストに固定的に配置されており、それぞれ１つのピニオンギヤ（１８）をもって、前記ナセル（１）に固定的に接続されていて内歯を有するリングギヤ（２０）に係合する、ことを特徴とする請求項１４に記載の風力発電装置（１００）。
【請求項１６】
発電機（４６）の回転子（５０）と固定子（４８）が、タワー（１２）に設置するためにリフトアップする前に、ベアリングによって既に互いに接続されている、風力発電装置（１００）の建造方法。
【請求項１７】
固定子（４８）、回転子（５０）、および前記固定子（４８）と前記回転子（５０）を接続するベアリングが、工場でおよび／または工事現場の地面であらかじめ作製されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１４または１５に記載の風力発電装置（１００）が建造され、および／または電気装置がナセル（１）内にあらかじめ設置されている、請求項１６または１７に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
したがって本発明によれば、請求項１による風力発電装置のナセルが提案される。
本発明では、以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置のナセルであって、前記風力発電装置は、タワーないしマストと、空気動力学的ロータと、回転子および固定子を備える発電機とを有し、前記ナセルにはナセルカバーが設けられており、前記ナセル、とりわけ前記ナセルカバー、は自立式であるナセルが提供される。
（形態２）前記ナセルカバーは、前記発電機を支持することが好ましい。
（形態３）前記ナセルカバーは、実質的に機械支持体の機能を引き受けることが好ましい。
（形態４）前記風力発電装置は、前記回転子が機械的な変速機無しで前記空気動力学的ロータにより回転されるようにギヤレス型であることが好ましい。
（形態５）前記ナセルカバーは、回転部分および／または固定部分を有し、前記回転部分は、前記空気動力学的ロータの少なくとも１つのロータブレードおよび／または前記発電機の回転子を支持し、前記固定部分は、前記発電機の固定子を支持し、好ましくは前記ナセルカバー、前記回転部分および／または前記固定部分は、完全にまたは部分的にスチールから作製されており、とりわけ球状黒鉛鋳鉄、またはアルミニウムから作製されていることが好ましい。
（形態６）前記発電機は、外側回転子として構成されていることが好ましい。
（形態７）ナセルと固定的に接続されたリングギヤが設けられており、該リングギヤは、当該ナセルをアジマス調整するための内歯を備え、タワー内に固定的に配置された少なくとも１つのアジマス駆動部、とりわけ複数のアジマス駆動部が、それぞれ１つのピニオンギヤをもって前記内歯を備えるリングギヤに係合するよう構成されていることが好ましい。
（形態８）前記発電機を貫通して延在する作業プラットフォームが好ましい。
（形態９）前記発電機は、１ＭＷ超の定格出力を有することが好ましい。
（形態１０）前記ナセルには立ち入ることができることが好ましい。
（形態１１）前記発電機は緩慢に回転する発電機として、および／または少なくとも４８、少なくとも７２、少なくとも９６、とりわけ少なくとも１９２の固定子極を有する多極型発電機として構成されていることが好ましい。
（形態１２）前記ナセルカバーは、・前記発電機と前記空気動力学的ロータの領域に配置されていて、前記発電機と前記空気動力学的ロータを支持する軸ジャーナル部分と、・前記軸ジャーナル部分を前記タワーに接続する接続部分とを有し、当該接続部分は、前記タワーから前記軸ジャーナル部分まで湾曲された、または折り曲げられた外形を有し、とりわけ約９０度に湾曲されたまたは折り曲げられたパイプ状の形状を有することが好ましい。
（形態１３）前記回転部分は、それぞれのロータブレードを当該回転部分に固定するためにブレード接続部を有し、該ブレード接続部は、軸方向にブレード接続領域にわたって伸張しており、前記発電機、とりわけ発電機の回転子は、軸方向に関して前記ブレード接続領域に配置されており、および／または前記発電機は、回転軸に関して半径方向に前記ブレード接続部の内部に配置されていることが好ましい。
（形態１４）タワーないしマストと、ナセルとを備える風力発電装置が提供される。
（形態１５）少なくとも１つのアジマス駆動部、とりわけ複数のアジマス駆動部がタワーないしマストに固定的に配置されており、それぞれ１つのピニオンギヤをもって、前記ナセルに固定的に接続されていて内歯を有するリングギヤに係合することが好ましい。
（形態１６）発電機の回転子と固定子が、タワーに設置するためにリフトアップする前に、ベアリングによって既に互いに接続されている、風力発電装置の建造方法が提供される。
（形態１７）固定子、回転子、および前記固定子と前記回転子を接続するベアリングが、工場でおよび／または工事現場の地面であらかじめ作製されていることが好ましい。
（形態１８）風力発電装置が建造され、および／または電気装置がナセル内にあらかじめ設置されていることが好ましい。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
図１０のナセル構成はナセル湾曲領域１３４を有し、このナセル湾曲領域は機能的に図２の帯環状領域３４にほぼ対応する。したがってナセル湾曲領域１３４は、ナセル１００１の固定部分１００２の一部である。ナセル湾曲領域１３４には発電機部分１４４が続いており、発電機部分には前方円錐部分１５２が続いている。ここでナセル湾曲領域１３４は、アジマスベアリング２００８とタワーフランジ２０２０を介してタワー１０１２と接続されている。これによりナセル湾曲領域１３４は、タワー２０１２から発電機部分１４４への安定した接続を形成する。このためにナセル湾曲領域は、実質的に約９０度湾曲されたパイプ部分のように形成されている。これによって非常に良好に安定した固定接続を、タワー２０１２と発電機部分１４４との間に達成することができる。例えば図２に示されたような後方部分４２は必ずしも必要ないことが判明した。このパイプ状のエレメントの構成により、簡単かつ効率的に、最終的には回転子からタワーへの力の流れの偏向（向きの変更）も保証される。支持用の外殻を提供し、対応してナセル１００１の内部空間に大きなスペースを形成する基本構造によって、図２の実施形態では後方部分４２に存在するスペースを省略することもできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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