(57)【要約】【課題】電気機械のステータハウジングへの改良及び単純化されたマニホールド接続を提供する。【解決手段】冷却チャネル１０４を備えるステータハウジングセグメント１０１が設けられており、冷却チャネル１０４が、ステータハウジングセグメント１０１の軸方向前面１１２に開口を有しており、ステータハウジングセグメント１０１を強化するために軸方向前面１１２に取り付けられた板１０２が設けられており、冷却チャネル１０４に冷却流体を供給するための供給システム１０８が設けられており、マニホールドセグメント１０３は、マニホールドセグメント１０３と板１０２との間に冷却流体のための案内チャネル１０７を形成するために板１０２に溶接されており、板１０２は、冷却チャネル１０４と案内チャネル１０７とを接続するための貫通孔を有しており、供給システム１０８は案内チャネル１０７に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステム（１００）において、
冷却チャネル（１０４）を備えるステータハウジングセグメント（１０１）が設けられており、前記冷却チャネル（１０４）が、ステータハウジングセグメント（１０１）の軸方向前面（１１２）に開口を有しており、
前記ステータハウジングセグメント（１０）を強化するために軸方向前面（１１２）に取り付けられた板（１０２）が設けられており、
前記冷却チャネル（１０４）に冷却流体を供給するための供給システム（１０８）が設けられており、
マニホールドセグメント（１０３）が設けられており、該マニホールドセグメントは、該マニホールドセグメント（１０３）と板（１０２）との間に冷却流体のための案内チャネル（１０７）を形成するために板（１０２）に溶接されており、
該板（１０２）は、冷却チャネル（１０４）の開口と案内チャネル（１０７）とを接続するための貫通孔を有しており、
供給システム（１０８）は案内チャネル（１０７）に接続されていることを特徴とする、電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステム。
【請求項２】
前記冷却チャネル（１０４）と前記板（１０２）の貫通孔とに挿入された冷却管（１０６）が設けられている、請求項１記載のステータシステム（１００）。
【請求項３】
前記冷却管（１０６）は、案内チャネル（１０７）へ開口した管を含み、
前記冷却管（１０６）が、さらに、冷却チャネル（１０４）と案内チャネル（１０７）との間のシールされた接続を提供するために、管開口において拡開部（１１０）を有する、請求項２記載のステータシステム（１００）。
【請求項４】
前記マニホールドセグメント（１０３）が、少なくとも１つの突出部（２０２）を有しており、該突出部（２０２）が冷却空気に曝されることができる、請求項１から３までのいずれか１項記載のステータシステム（１００）。
【請求項５】
前記マニホールドセグメント（１０３）が外側マニホールドセグメント（１０３）であり、前記案内チャネル（１０７）が外側案内チャネル（１０７）であり、
ステータシステム（１００）がさらに、
外側マニホールドセグメント（１０３）と前記板（１０２）との間において該板（１０２）に取り付けられた内側マニホールドセグメント（４０６）を有しており、該内側マニホールドセグメント（４０６）が、内側マニホールドセグメント（４０６）と板（１０２）との間に冷却流体のための内側案内チャネル（４０５）を形成しており、
冷却流体のための外側案内チャネル（１０７）は、板（１０２）と、内側案内チャネル（４０５）と、外側案内チャネル（１０７）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項記載のステータシステム（１００）。
【請求項６】
前記ステータハウジングセグメント（１０１）の冷却チャネル（１０４）が、第１の冷却チャネル（４０１）であり、
前記ステータハウジングセグメント（１０１）が、別の第１の冷却チャネル（４０３）と、第２の冷却チャネル（４０２）と、第３の冷却チャネル（４０４）とを有しており、
前記板（１０２）は、
ａ）第１の冷却チャネル（４０１）と外側案内チャネル（１０７）との間の接続及び別の第１の冷却チャネル（４０３）と外側案内チャネル（１０７）との間の接続と、
ｂ）第２の冷却チャネル（４０２）と内側案内チャネル（４０５）との間の接続及び第３の冷却チャネル（４０４）と内側案内チャネル（４０５）との間の接続と、
を提供するための貫通孔を有する、請求項５記載のステータハウジングシステム。
【請求項７】
前記第２の冷却チャネル（４０２）と、前記第３の冷却チャネル（４０４）とは、互いに隣り合ってステータハウジングセグメント（１０１）に配置されており、
前記第１の冷却チャネル（４０１）と、前記別の第１の冷却チャネル（４０３）とは、第１の冷却チャネル（４０１）と別の第１の冷却チャネル（４０３）との間に第２の冷却チャネル（４０２）及び第３の冷却チャネル（４０４）が配置されるように、配置されている、請求項６記載のステータハウジングシステム。
【請求項８】
別の板（３０２）と、
別の内側案内チャネル（４１０）を形成するために前記別の板（３０２）に取り付けられた別の内側マニホールドセグメント（４０８）と、
別の外側案内チャネル（４０９）を形成するために前記別の板（３０２）に取り付けられた別の外側マニホールドセグメント（４０７）と、が設けられており、
ステータハウジングセグメント（１０１）が、前記別の板（３０２）が取り付けられた別の軸方向前面（３０５）を有しており、
前記別の内側案内チャネル（４１０）と、前記別の外側案内チャネル（４０９）とが、
ａ）第１の冷却チャネル（４０１）及び／又は別の第１の冷却チャネル（４０３）を、
ｂ）第２の冷却チャネル（４０２）及び／又は第３の冷却チャネル（４０４）に
接続するために形成されている、請求項７記載のステータシステム（１００）。
【請求項９】
前記供給システム（１０８）が、外側案内チャネル（１０７）と供給システム（１０８）との間に冷却流体を供給するために外側案内チャネル（１０７）に接続された供給管（２０４）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のステータシステム（１００）。
【請求項１０】
前記供給管（２０４）は、ステータハウジングセグメント（１０１）内に一体に形成されている、請求項９記載のステータシステム（１００）。
【請求項１１】
電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステムを製造する方法において、
ステータハウジングセグメント（１０１）の軸方向前面（１１２）に開口を有する冷却チャネル（１０４）を備えたステータハウジングセグメント（１０１）を形成し、
該ステータハウジングセグメント（１０１）を強化するために軸方向前面（１１２）に板（１０２）を取り付け、
マニホールドセグメント（１０３）と板（１０２）との間に冷却流体のための案内チャネル（１０７）を形成するために前記板（１０２）にマニホールドセグメント（１０３）を溶接し、
前記板（１０２）は、冷却チャネル（１０４）の開口と案内チャネル（１０７）とを接続するための貫通孔を有しており、
冷却流体を供給するための供給システム（１０８）を前記案内チャネル（１０７）に接続することを特徴とする、電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステムを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械、特に風車のための発電機のためのステータシステムに関する。さらに、本発明は、電気機械、特に風車の発電機のステータを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車のための発電機等の電気機械において、機械エネルギを電気エネルギに変換する際、又はその逆に変換する際に熱が発生される。熱は、ステータの巻線を形成する銅導体においてジュール損失によって発生される。ホットスポット及び絶縁摩耗を回避するために、発生された熱は除去されなければならない。
【０００３】
ステータハウジング及び取り付けられた巻線は、概して、空気をステータ内に吹き付けることによって冷却される。ステータハウジングの軸方向端部セクションにおいて、巻線が突出しており、半分のループを形成している。巻線の突出した半分のループは、ステータ巻線の端部巻線を形成している。ステータ巻線は、例えばロータとステータとの間の空隙において又はステータハウジングの半径方向に延びたダクトを通じて、巻線に空気を吹き流すことによって冷却される。液体冷却を提供するためにステータハウジングに冷却管又は中空の銅ストレインを取り付けることも知られている。ステータハウジングに取り付けられた巻線の導体セクションは、これにより冷却される。
【０００４】
ステータの前面において、ステータハウジングのステータ積層体を強化する、特に締め付けるための圧力板が取り付けられている。さらに、圧力板の締付力に影響することなく、冷却流体のための接続部がステータハウジングに取り付けられなければならない。
【０００５】
特に、冷却流体を供給するための冷却管は、ステータ巻線に冷却エネルギを伝達するためにステータハウジングセグメントに取り付けられている。ステータハウジングの前面にマニホールドが取り付けられており、冷却流体が、冷却管へ又は冷却管から供給システムへ供給されるようになっている。慣用的な設計において、ステータハウジングセグメントへの圧力板の取付けとマニホールドの取付けとを同時に組み合わせることは複雑である。
【０００６】
国際公開第２００７／０９０８０３号は、電気機械のための冷却装置を開示している。ステータは、互いに締め付けられた複数のコアシートから成り、ステータの積層束が形成される。それぞれのコアシートは、冷却管及びステータ巻線を支持するために、軸方向のチャネルを有する凹所と溝とを有している。
【０００７】
独国特許出願公開第２５１５３４０号明細書は、巻線を保持するための溝が形成されている電気機械のステータハウジングを開示している。ステータハウジングは、冷却チャネルを有している。
【０００８】
特開昭５６−０６８２４２号は、絶縁体から形成された冷却管が、ステータハウジングを貫通する冷却穴に挿入されている、電気機械のための水冷式ステータを開示している。
【０００９】
欧州特許出願公開第１１６８５７１号明細書は、複数の巻線スロットを備えたステータハウジングを開示している。巻線は、導管を通じて冷媒を循環させるための内部導管を有している。
【００１０】
欧州特許出願公開第１４９９００１号明細書は、外部冷却装置に接続されてよい、軸方向に延びた冷却チャネルを有するステータハウジングを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９０８０３号
【特許文献２】独国特許出願公開第２５１５３４０号明細書
【特許文献３】特開昭５６−０６８２４２号
【特許文献４】欧州特許出願公開第１１６８５７１号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１４９９００１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、電気機械のステータハウジングへの改良及び単純化されたマニホールド接続を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題は、電気機械、特に風車の発電機のためのステータハウジングシステム、及び電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステムによって解決される。
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステムが提供される。ステータシステムは、冷却チャネルを備えたステータハウジングセグメントを有しており、前記冷却チャネルは、ステータハウジングセグメントの軸方向前面に開口を有している。さらに、ステータシステムは、ステータハウジングを強化する（例えば締め付ける）ために軸方向前面に取り付けられた板を有している。さらに、ステータシステムは、冷却チャネルに冷却流体を供給するための供給システムを有している。さらに、ステータシステムは、マニホールドセグメントを有しており、このマニホールドセグメントは、マニホールドセグメントと板との間に冷却流体のための案内チャネルを形成するために板に溶接されている。板は、冷却チャネルの開口と案内チャネルとを接続するための貫通孔を有している。供給システムは案内チャネルに接続されている。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステムを製造する方法が提供される。ステータハウジングセグメントの軸方向前面において開口を有する冷却チャネルを備えたステータハウジングセグメントが形成される。ステータハウジングセグメントを強化するために、すなわち締め付けるために、軸方向前面に板が取り付けられる。マニホールドセグメントは、マニホールドセグメントと板との間に冷却流体のための案内チャネルを形成するために板に溶接される。板は、冷却チャネルの開口と案内チャネルとを接続するための貫通孔を有している。冷却流体を供給するための供給システムは案内チャネルに接続されている。マニホールドは、ステータハウジングセグメントの冷却チャネルと供給システムとの間の冷却流体の接続を生ぜしめるための案内チャネルを形成する。マニホールドは、板とマニホールドセグメントの表面との間に案内チャネルを形成するために板に取り付けられる複数のマニホールドセグメントから成ってよい。案内チャネルには、供給管又は供給システムへのその他の供給接続部が接続可能である。
【００１６】
ステータハウジングセグメントは、発電機のステータの個々のセグメント若しくは完全なハウジングを形成している。ハウジングセグメントがステータハウジングのセグメントである場合、ステータハウジング、すなわちステータ積層体を形成するために複数のハウジングセグメントが互いに取付け可能である。ステータのハウジングセグメントは電気機械のロータの軸の周囲に延びている。これにより、ハウジングセグメントは、軸の周囲に周方向に円形に湾曲して延びていてよい。さらに、ハウジングセグメントは長手方向を有しており、この長手方向は軸の軸方向に対して実質的に平行である。ハウジングセグメントは、ステータ積層体が形成されるように軸方向に沿って互いに固定された複数のシートエレメントを有していてよい。ステータ積層体はハウジングセグメントを形成している。渦電流を回避するために、シートは互いに電気的に絶縁されている。ステータハウジングセグメントはさらに内面と外面とを有しており、内面は外面よりも半径方向で見て軸により近く配置されている。
【００１７】
ステータハウジングセグメントは、縁部において、軸に関する軸方向で、軸方向前面を有している。軸方向前面には、それぞれの板（圧力板又はフィンガ板とも呼ばれる）が取り付けられている。軸方向前面に取り付けられた板と、軸方向でステータハウジングセグメントの反対側の端部に配置された別の軸方向前面とは、ビームによって結合されている。これにより、両方の板は、軸方向に沿って互いに締め付けられ、これにより、板は、ステータハウジングセグメント、すなわちステータハウジングセグメントのシートを締め付けるようになっている。言い換えれば、板は、ステータハウジングセグメントを強化し、締め付ける。
【００１８】
ステータの巻線は、概して、ステータハウジングセグメントの内面又は外面に取り付けられている。例えば、巻線は、内面又は外面に形成されたスロットに取り付けられていてよく、これらのスロットは、概して、軸の軸方向に沿って延びている。
【００１９】
供給システムは、冷却流体ポンプ及び／又は冷却流体貯蔵部等の、電気機械の外部装置を有していてよい。さらに、供給システムは、冷却流体をステータハウジングセグメントへ又はステータハウジングセグメントから供給する供給チャネル又は供給管を有している。供給チャネルは、板に別個に取り付けられるか、又はステータハウジングセグメントに一体に形成されていてよい。言い換えれば、ステータハウジングセグメントは、マニホールドセグメントと供給システムとの間で冷却流体を案内する一体の供給チャネルを有していてよい。
【００２０】
本発明によれば、マニホールドセグメントは、案内チャネルを形成するために板に溶接されている。板にマニホールドセグメントを溶接することによって、マニホールドセグメント、ひいては案内チャネルの様々な好ましい態様が設計されてよい。さらに、板にマニホールドセグメントを溶接することによって、案内チャネルと環境との間の高い漏れ防止性が達成される。さらに、板にマニホールドセグメントを溶接する場合、板とマニホールドセグメントとは、板がステータハウジングセグメントに取り付けられる前に予め組み立てられてよい。これにより、より経済的で迅速な製造プロセスが達成される。
【００２１】
別の典型的な実施の形態によれば、ステータシステムは、さらに、冷却チャネルに挿入された冷却管と、板の貫通孔とを有している。ステータハウジングセグメントの冷却チャネルは、単にステータハウジングセグメント内の溝又は貫通孔によって形成されていてよい。択一的に、本発明の典型的な実施の形態によれば、別個の冷却管が冷却チャネルに挿入されていてよい。例えば、冷却管は、プラスチック材料、又は好ましい流れ特性及び製造特性を提供するその他の材料から形成されていてよい。冷却管は、例えば冷却管と冷却チャネルとの間に樹脂層を配置することによって冷却チャネルに固定されていてよい。これにより、冷却管とステータハウジングセグメントとの結合が改良される。
【００２２】
さらに、冷却管は、板を貫通して案内チャネル内へ延びていてよく、これにより、例えば、漏れ防止性を提供するために板とステータハウジングセグメントとの間に別のシール手段が配置される必要がない。
【００２３】
特に、別の典型的な実施の形態によれば、冷却管は、案内チャネルにおける管開口を有している。冷却管は、さらに、拡開部を有しており、これにより、管開口において、冷却チャネルと案内チャネルとの間のシールされた接続が形成されている。
【００２４】
本発明の別の典型的な実施の形態によれば、マニホールドセグメントは、突出部（フィン）を有しており、これらの突出部は冷却空気に曝されることができる。突出部は、マニホールドセグメントの外面に形成されており、ステータシステムの環境への方向に延びている。突出部は、突出部を備えない単純な平坦な面と比較して、環境に接するより大きな面を形成する。従って、案内チャネルと、マニホールドセグメントの壁部と、環境の冷却空気との間の熱的接触、ひいては熱伝達率が、改善される。従って、突出部によって、案内チャネルを流過する冷却流体が、突出部を流過する冷却空気によってより効率的に冷却されてよい。
【００２５】
本発明の別の典型的な実施の形態によれば、マニホールドセグメントは、外側マニホールドセグメントであり、案内チャネルは、外側案内チャネルである。ステータシステムは、さらに、内側マニホールドセグメントを有しており、この内側マニホールドセグメントは、外側マニホールドセグメントと板との間においてこの板に取り付けられており、これにより、内側マニホールドセグメントは、内側マニホールドセグメントと板との間における冷却流体のための内側案内チャネルを形成している。冷却流体のための外側案内チャネルは、板と、内側案内チャネル（の外側表面）と、外側案内チャネルとの間に形成されている。
【００２６】
言い換えれば、内側マニホールドセグメントは、外側マニホールドセグメントの内部に収容されていてよい。これにより、板の表面と、内側マニホールドセグメントの内側表面との間に、冷却流体を案内するための内側案内チャネルが形成されており、これに対して、板と、内側案内セグメントの外側表面と、外側マニホールドセグメント（の内側表面）との間に、外側案内チャネルが形成されている。内側案内チャネルを流過する冷却流体は、外側案内チャネルを流過する冷却流体から分離されている。従って、内側案内チャネルの中の冷却流体の流れ方向及び体積は、外側案内チャネルの冷却流体のものとは異なっていてよい。従って、冷却流体のより柔軟性のある循環が達せられてよい。内側マニホールドセグメント及び外側マニホールドセグメントは板に予め組み付けられてよく、これにより、複雑な冷却流体循環の場合にも、１つの板・マニホールドアセンブリが、１つの作業工程においてステータハウジングセグメントに取り付けられる。ステータハウジングセグメントに対するその他の変更は不要である。
【００２７】
別の典型的な実施の形態によれば、ステータハウジングセグメント冷却チャネルは第１の冷却チャネルである。ステータハウジングセグメントは、別の第１の冷却チャネルと、第２の冷却チャネルと、第３の冷却チャネルとを有している。板は、
ａ）第１の冷却チャネルと外側案内チャネルとの間の接続及び別の第１の冷却チャネルと外側案内チャネルとの間の接続
ｂ）第２の冷却チャネルと内側案内チャネルとの間の接続及び第３の冷却チャネルと内側案内チャネルとの間の接続
を提供するための貫通孔を有している。
【００２８】
従って、典型的な実施の形態によって、内側マニホールドセグメントは、第２の冷却チャネルと第３の冷却チャネルとを接続するための内側案内チャネルを形成している。内側マニホールドセグメントは、外側マニホールドセグメント内に収容されている。外側マニホールドセグメントは、第１の冷却チャネルを別の第１の冷却チャネルに接続するための外側冷却チャネルを形成している。従って、２つの別個の冷却流体循環、つまり第２の冷却チャネルの間の冷却流体循環と、第１の冷却チャネルの間の冷却流体循環とが提供されてよい。従って、冷却流体のためのより複雑で柔軟性のある循環が達成される。
【００２９】
特に、別の典型的な実施の形態によれば、第２の冷却チャネル及び第３の冷却チャネルは、互いに隣り合ってステータハウジングセグメントに配置されている。第１の冷却チャネル及び別の第１の冷却チャネルは、第１の冷却チャネルと別の第１の冷却チャネルとの間に第２の冷却チャネル及び第３の冷却チャネルが配置されるように、ステータハウジングセグメントに配置されている。
【００３０】
冷却チャネルは、概して、互いの間にステータハウジングセグメントに沿って実質的に平行に延びていてよい。特に、冷却チャネルは、概して、電気機械のロータの軸の軸線に対して実質的に平行に延びている。冷却チャネルは、ステータハウジングに沿って軸に関して円周方向に分配されている。
【００３１】
別の典型的な実施の形態によれば、ステータシステムはさらに、別の板を有している。ステータハウジングセグメントは、別の板が取り付けられた別の軸方向前面を有している。別の内側案内チャネルを形成するための別の内側マニホールドセグメントと、別の案内チャネルを形成するための別の外側マニホールドセグメントとは、別の板に取り付けられている。ステータハウジングセグメントは、別の板が取り付けられた別の軸方向前面を有している。別の内側案内チャネルと別の外側チャネルとは、
ａ）第１の冷却チャネル及び／又は別の第１の冷却チャネルを
ｂ）第２の冷却チャネル及び／又は第３の冷却チャネルと接続するために形成されている。
【００３２】
従って、上記の典型的な実施の形態によって、別の内側マニホールド及び別の外側マニホールドセグメントに対する内側マニホールド及び外側マニホールドの配置は、１つの冷却チャネルによって円周方向にずらされている。言い換えれば、外側マニホールドセグメントの外側案内チャネルは、ステータハウジングセグメントの軸方向前面において、第１の冷却チャネルと別の第１の冷却チャネルとを接続しており、内側マニホールドセグメントの内側案内チャネルは、第２の冷却チャネルと第３の冷却チャネルとを接続している。ステータハウジングセグメントの別の軸方向前面において、ステータハウジングセグメントの軸方向前面と比較して、別の外側冷却チャネルは、（別の）第１の冷却チャネルを第２の冷却チャネル又は第３の冷却チャネルに接続しており、別の内側マニホールドセグメントの別の内側案内チャネルは、もう一つの（別の）第１の冷却チャネルを別の第２の冷却チャネル又は第３の冷却チャネルと接続している。従って、ステータハウジングセグメントの円周方向で（すなわち幅に沿って）、円周方向に配置された冷却チャネルに沿って冷却流体流が発生させられ、冷却チャネルは、冷却流体のための、ステータハウジングセグメントに沿った蛇行経路を提供する。
【００３３】
別の典型的な実施の形態によれば、供給システムは、外側案内チャネルへ又は外側案内チャネルから冷却流体を供給するための外側案内チャネルに接続された供給管を有している。さらに、別の供給管は、外側案内チャネルへ又は外側案内チャネルから冷却流体を供給するための別の案内チャネルに接続されていてよい。
【００３４】
別の典型的な実施の形態によれば、供給管はステータハウジングセグメント内に一体に形成されている。供給管は、ステータハウジングセグメント内のボアホールによって形成されていてよく、供給システムに対するステータハウジングセグメントの一体の境界面が達成されてよい。
【００３５】
本発明によって、冷却チャネルのための共通のマニホールドが板に溶接されている。付加的に、（第２の）冷却チャネルのための共通の第２のマニホールドセグメントも板に取り付けられている（例えば溶接されている）。従って、板に別の部品及び部材が取り付けられなくてもよい。板と、ステータハウジングセグメントの前面との間には、ステータハウジングセグメントと板との間の漏れ防止性を得るために樹脂が配置されていてよい。従って、板とステータハウジングセグメントとの間の溶接は不要である。
【００３６】
板は、さらに、供給接続部、すなわち主入口／出口接続孔を有しており、主入口／出口接続孔は、案内チャネル（すなわち外側案内チャネル）と供給システムとの間の接続を形成する。特に、冷却チャネルが板に取り付けられているので、供給システムの供給管は、板の同じ側の表面に取り付けられていてよい。従って、供給管は、軸方向で板の反対側に取り付けられる必要がなく、より簡素な設計を達成可能である。
【００３７】
発明の実施の形態は、様々な主体に関して説明されてきた。特に、幾つかの実施の形態は、装置形式の請求項に関して説明されており、他の実施の形態は、方法形式の請求項に関して説明されてきた。しかしながら、当業者は、上記説明及び下記説明より、そうでないことが断られない限り、１つの形式の主体に属する特徴のあらゆる組み合わせに加え、異なる主体に関連する特徴のあらゆる組み合わせ、特に装置形式の請求項の特徴と、方法形式の請求項の特徴とのあらゆる組合せも、本願によって開示されているものと考えられる。
【００３８】
本発明の上記で説明した態様及びその他の態様は、以下に説明される実施の形態の例より明らかであり、実施の形態の例に関連して説明される。発明は、実施の形態の例に関して以下にさらに詳細に説明されるが、発明はそれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の典型的な実施の形態によるステータシステムを示す概略図である。
【図２】本発明の典型的な実施の形態による突出部を有するマニホールドを備えたステータハウジングセグメントを示す概略図である。
【図３】本発明の典型的な実施の形態による、板及び別の板を備えたステータシステムを示す概略図である。
【図４】本発明の典型的な実施の形態による、内側マニホールド及び外側マニホールドを備えたステータシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図面に示す実例は概略的である。それぞれ異なる図面において、同類又は同一の構成要素には同じ参照符号が付されている。
【００４１】
図１は、電気機械、特に風車の発電機のためのステータシステム１００を示している。ステータシステム１００は、ステータハウジングセグメント１０１と、板１０２と、供給システム１０８と、マニホールドセグメント１０３とを有している。ステータハウジングセグメント１０１は、冷却チャネル１０４を有しており、この冷却チャネル１０４は、ステータハウジングセグメント１０１の軸方向前面１１２において開口を有している。板１０２は、ステータハウジングセグメント１０１を締め付けるために軸方向前面１１２に取り付けられている。供給システム１０８は、冷却チャネル１０４に冷却流体を供給する。マニホールドセグメント１０３は、マニホールドセグメント１０３と板１０２との間に冷却流体のための案内チャネル１０７を形成するために板１０２に溶接されている。板１０２は、冷却チャネル１０４の開口と案内チャネル１０７とを接続するための貫通孔を有している。供給システム１０８は案内チャネル１０７に接続されている。
【００４２】
図１に示したように、冷却チャネル１０４はステータハウジングセグメント１０１に取り付けられている。冷却チャネル１０４は、互いにほぼ平行に、例えば電気機械のロータの軸１１１に対して平行に延びている。ステータハウジングセグメント１０１は、軸１１１に関して軸方向で端部に形成された軸方向前面１１２を有している。軸方向前面１１２には板１０２が取り付けられている。板１０２は、冷却チャネル１０４をマニホールドセグメント１０３の案内チャネル１０７に接続するためのそれぞれの貫通孔を有している。マニホールドセグメント１０３は板１０２に溶接されている。図１は、溶接結合部分を強調するために、溶接されたスポット１０９を示している。マニホールドセグメント１０３は、ステータハウジングセグメント１０１の軸方向前面１１２に取り付けられた板１０２の側とは反対側に位置する板１０２の表面に溶接されている。
【００４３】
マニホールドセグメント１０３と板１０２とによって形成された案内チャネル１０７は、供給システム１０８と冷却チャネル１０４とを接続している。従って、板１０２は、冷却チャネル１０４と案内チャネル１０７とを流体通流可能に接続するために冷却チャネル１０４に対応配置された複数のそれぞれの貫通孔を有していてよい。案内チャネル１０７には、供給システム１０８への接続部が形成されている。
【００４４】
さらに、図１から分かるように、冷却チャネル１０４内には、例えばプラスチック材料から形成された冷却管１０６が挿入されていてよい。冷却管１０６は、板１０２を貫通して案内チャネル１０７内へ延びていてよい。案内チャネル１０７内における冷却管１０６の開口セクションにおいて、冷却管１０６は、漏れ防止性を改善するために拡開部１１０を有していてよい。従って、案内チャネル１０７内へ延びた冷却管１０６を使用することにより、十分な物理的結合と漏れ防止性とが達成されるように、板１０２をステータハウジングセグメント１０１に樹脂によって接着することで十分である。さらに、冷却管１０６は、板１０２に溶接される必要がないので、ステータハウジングセグメント１０１と比較して高い熱膨張率を有する材料が使用されてよい。
【００４５】
冷却管１０６をそれぞれの冷却チャネル１０４内に固定するために、冷却管１０６と冷却チャネル１０４との間に樹脂層１０５が配置されてよい。
【００４６】
供給システム１０８は、案内チャネル１０７に冷却流体を供給するか、又は冷却流体を案内チャネル１０７から排出する。
【００４７】
図２は、本発明によるステータシステム１００の典型的な実施の形態をより詳細に示している。ステータハウジングセグメント１０１の外面には、ステータ巻線２０５が取り付けられている。従って、ステータハウジングセグメント１０１は、軸１１１に対してほぼ平行に延びたスロットを有していてよく、これらのスロットにステータ巻線２０５が挿入されていてよい。巻線２０５は、ステータハウジングセグメント１０１から出る時にはループに沿って延びていてよい。ステータハウジングセグメント１０１の外側においてループに沿って延びた巻線２０５のこのセクションは、端部巻線２０６と呼ばれてよい。
【００４８】
さらに、漏れ防止性を改善するために冷却管１０６と板１０２の貫通孔との間にシール２０１が配置されていてよい。
【００４９】
図２に示したように、マニホールドセグメント１０３は、例えばマニホールドセグメント１０３の表面からステータシステム１００の環境まで軸方向に延びた突出部（フィン）２０２を有している。従って、突出部２０２は、ステータシステム１００の周囲空気に曝され、これにより、改善された冷却効率が達成されてよい。
【００５０】
さらに、板１０２は、さらに、供給システム１０８を案内チャネル１０７に接続するための供給接続部２０７として働く別の貫通孔を有している。
【００５１】
板１０２は第１の面を有しており、この第１の面において板１０２はステータハウジングセグメント１０１に取り付けられている。さらに、板１０２は、（第１の面とは反対側の）第２の面を有しており、この第２の面にマニホールドセグメント１０３が溶接されている。供給接続部２０７は第１の面に形成されている。従って、板への冷却チャネル１０４の接続部と、供給管２０４の供給接続部２０７とは、同じ（第１の）面に配置されている。従って、供給接続部２０７は、保守しやすく、ステータシステム１００の設計はよりコンパクトである。供給接続部２０７は、好適には、冷却管２０４がハウジングセグメント１０１の外面に沿って延びているように配置されている。
【００５２】
案内チャネル１０７には、１つ又は複数の供給管２０４が接続されていてよい。板１０２の（第２の）反対側においては、マニホールドセグメント１０３のみが溶接されている。従って、供給管２０４は、板１０２の第２の（外側の）面に沿って延びている必要はない。
【００５３】
従って、供給接続部２０７は、保守可能な接続部２０３を有していてよく、これにより、供給管２０４との交換可能な接続が形成可能である。保守可能な接続部２０３は、例えば、溶接されたスポット１０９によって示されているように、板１０２の第１の側に溶接された環状接続部であってよい。さらに、保守可能な接続部２０３によって、例えば、プラスチック供給管２０４を、鋼から形成された板１０２に接続することが可能である。言い換えれば、供給接続部２０７によって、鋼対プラスチック接続が形成可能である。さらに、保守可能な接続部２０３は、供給管２０４と板１０２との取外し可能な接続を提供する。
【００５４】
図３は、ステータシステム１００の別の典型的な実施の形態を示しており、この場合、ステータハウジングセグメント１０１の互いに反対側の軸方向前面１１２，３０５において板１０２，３０２が取り付けられている。
【００５５】
ステータハウジングセグメント１０１の左側の軸方向前面１１２には、マニホールド１０３が溶接された板１０２が取り付けられている。マニホールドセグメント１０３は案内チャネル１０７を形成している。板１０２を貫通した貫通孔によって形成された供給接続部２０７は、供給管２０４と案内チャネル１０７とを接続している。図３に示された典型的な実施の形態において、供給管２０４は冷却流体を案内チャネル１０７内へ、ひいては冷却チャネル１０４内へ供給する。冷却チャネル１０４を流過する冷却流体はステータ巻線２０５を冷却する。端部巻線２０６は、包囲する冷却空気によって冷却されてよい。
【００５６】
図３に示されたステータハウジングセグメント１０１の右側において、別の板３０２がステータハウジングセグメント１０１の別の軸方向前面３０５に取り付けられている。別の板３０２には、別の案内チャネル３０４を形成するために別のマニホールド３０３が取り付けられている。別の板３０２は、別の供給管３０１を別の案内チャネル３０４に接続するための別の貫通孔を有している。図３に示したように、冷却流体は冷却チャネル１０４から別の案内チャネル３０４へ、さらに別の供給管３０１へ流れる。従って、別の供給管３０１は、冷却流体を別の案内チャネル３０４から供給システム１０８へ排出する。供給システム１０８は、例えば冷却流体を冷却し、冷却された冷却流体を供給管２０４を通じて案内チャネル１０７へ圧送する。従って、冷却循環が形成される。
【００５７】
図４は、本発明の別の典型的な実施の形態を示しており、この場合、冷却流体が、ステータハウジングセグメント１０１の幅に沿って軸１１１の周囲において円周方向に蛇行状に流れる様子が示されている。ステータハウジングセグメント１０１は、第１の冷却チャネル４０１と、第２の冷却チャネル４０２と、別の第１の冷却チャネル４０３と、第３の冷却チャネル４０４とを有している。それぞれの冷却チャネル４０１，４０２，４０３，４０４は、板１０２と、別の板３０２との間の流体通流可能な接続を形成しており、軸１１１の軸方向に対して実質的に平行に延びている。板１０２には、図４の典型的な実施の形態においては外側のマニホールドセグメント１０３であるマニホールドセグメント１０３が溶接されている。さらに、内側のマニホールドセグメント４０６は板１０２に取り付けられている（例えば溶接されている）。外側のマニホールドセグメント１０３は、内側のマニホールドセグメント４０６を包囲しており、収容している。従って、外側のマニホールドセグメント１３０は、板１０２と、内側のマニホールドセグメント４０６の表面と、マニホールドセグメント１０３との間に外側案内チャネル１０７を形成している。内側マニホールドセグメント４０６は、内側マニホールドセグメント４０６と板１０２との間に形成された内側案内チャネル４０５を形成している。
【００５８】
図４に示したように、内側案内チャネル４０５は、互いに隣り合った冷却チャネル、すなわち第２の冷却チャネル４０２と第３の冷却チャネル４０４とを接続している。
【００５９】
外側案内チャネル１０７は、第１の冷却チャネル４０１と、別の第１の冷却チャネル４０３と、供給システム１０８とを接続している。
【００６０】
ステータハウジングセグメント１０１の円周方向に沿って、第１の冷却チャネル４０１と別の第１の冷却チャネル４０３とは、互いに、第１の冷却チャネル４０１と別の第１の冷却チャネル４０３との間に第２の冷却チャネル４０２及び第３の冷却チャネル４０４が配置されるように、配置されている。
【００６１】
さらに、図４から分かるように、軸方向前面１１２に関してステータハウジングセグメント１０１の反対側の別の軸方向前面３０５において、別の板３０２が取り付けられている。別の板３０２には、別の外側案内チャネル４０９を形成するために別の外側マニホールドセグメント４０７が取り付けられている。さらに、別の板３０２には、別の内側案内チャネル４１０を形成するために別の内側マニホールドセグメント４０８が取り付けられている。別の外側案内チャネルには、例えば冷却流体を排出するために、供給システム１０８が接続可能である。
【００６２】
図４から分かるように、別の内側案内チャネル４１０は、第１の冷却チャネル４１０と第２の冷却チャネル４０２とを接続している。さらに、もう一つの別の内側マニホールドセグメント４０８は、別の第１の冷却チャネル４０３をもう一つの第２の冷却チャネル４０２に接続している。別の外側案内チャネル４０９は、それぞれ第３の冷却チャネルを供給システム１０８に接続している。
【００６３】
従って、図４に示した配列によって、冷却流体の効率的な循環が、マニホールドセグメント１０３，４０６，４０７，４０８の単純な構成によって達成される。例えば、図４に示したように、冷却流体は、供給システム１０８によって外側案内チャネル１０７へ供給されてよい。冷却流体は、第１の冷却チャネル４０１と別の第１の冷却チャネル４０３とを通って別の板３０２へ流れる。
【００６４】
別の板３０２において、別の内側マニホールドセグメント４０８は冷却流体を（別の）第１の冷却チャネル４０１，４０３から第２の冷却チャネル４０２へ案内する。第２の冷却チャネル４０２において、冷却流体は別の板３０２から板１０２へ流れる。板１０２において、内側マニホールドセグメント４０６が内側案内チャネル４０５を形成するために取り付けられており、内側案内チャネル４０５は第２の冷却チャネル４０２と第３の冷却チャネル４０４とを接続しており、これにより、冷却流体は再び別の板３０２へ流れる。別の板３０２において、冷却流体は第３の冷却チャネル４０４から、別の外側マニホールドセグメント４０７の別の外側案内チャネル４０９へ流れ、別の外側案内チャネル４０９から供給システム１０８へ排出されてよい。供給システム１０８は、冷却流体を冷却し、冷却流体を再び外側マニホールドセグメント１０３の外側案内チャネル１０７へ供給する。これにより、冷却流体のための効率的な冷却回路が達成される。
【００６５】
言い換えれば、冷却流体は、別の外側案内チャネル４０９を通じて供給システム１０８へ排出される前に、３つの冷却チャネル４０１，４０２，４０４を通じて例えば３回ステータハウジングセグメント１０１を横断する。さらに、別の内側のマニホールドセグメントが内側マニホールドセグメント４０６によって収容され、かつ外側のマニホールドセグメント１０３が内側マニホールドセグメント４０６及び別の内側マニホールドセグメントを収容するように、別の内側マニホールドセグメントを板１０２に取り付けることも可能である。
【００６６】
別の典型的な実施の形態において、内側マニホールドセグメント４０６は、２つ以上の冷却チャネル４０２を接続していてもよく、別の板３０２に取り付けられた別の内側マニホールドセグメント４０８は、複数の第１及び第２の冷却チャネル４０１，４０２を接続していてもよい。これにより、冷却流体は、別の外側案内チャネル４０９に冷却流体を供給する第３の冷却チャネル４０４を流過する前に、板１０２と別の板３０２との間を４回以上流過する。別の外側案内チャネル４０９から、冷却流体は供給システム１０８へ排出される。
【００６７】
「含む」との用語はその他の構成要素又はステップを排除せず、単数の記載は複数を排除しない。それぞれ異なる実施の形態に関連して説明された構成要素は組み合わされてもよい。請求項に記載の参照符号は、請求項の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００６８】
１００  ステータシステム、  １０１  ステータハウジングセグメント、  １０２  板、  １０３  マニホールドセグメント、  １０４  冷却チャネル、  １０５  樹脂層、  １０６  冷却管、  １０７  案内チャネル、  １０８  供給システム、  １０９  溶接されたスポット、  １１１  軸、  １１２  軸方向前面、  ２０２  突出部、  ２０３  保守可能な接続部、  ２０４  冷却管、  ２０５  ステータ巻線、  ２０６  端部巻線、  ２０７  供給接続部、  ３０２  別の板、  ３０３  別のマニホールド、  ３０４  別の案内チャネル、  ３０５  別の軸方向前面、  ４０１，４０２，４０３，４０４  冷却チャネル、  ４０５  内側案内チャネル、  ４０６  内側マニホールドセグメント、  ４０７  別の外側マニホールドセグメント、  ４０８  別の内側マニホールドセグメント、  ４０９  別の外側案内チャネル
【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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