(57)【要約】【課題】コスト的により好都合な及び／又は熱をより良好に排出可能なギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイルを提供すること。【解決手段】中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置（１００）の同期発電機のロータのプリフォームドコイル（８）。該プリフォームドコイル（８）は、複数の巻線（３）を有し、かつ、複数の薄板（２）から構成されている。【選択図】図３
2018516052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置（１００）の同期発電機のロータのプリフォームドコイル（８）であって、
該プリフォームドコイル（８）は、複数の巻線（３）を有し、かつ、複数の薄板（２）から構成されている、
プリフォームドコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のプリフォームドコイル（８）において、
複数の巻線（３）は、ポールシューの軸方向に積層化されている、とりわけ専らポールシューの軸方向に積層化されている、
プリフォームドコイル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプリフォームドコイル（８）において、
薄板（２）は、プリフォームドコイル（８）が平坦な表面と比べて拡大された表面（１０）を有するよう、とりわけ薄板（２）の斜めに面取りされたエッジにより及び／又は隣り合う薄板（２）の夫々異なる幅により波状又はリブ状に形成された表面を有するよう、形成されている、
プリフォームドコイル。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
夫々１つの巻線（３）又は半巻線（２）は１つの薄板（２）から構成され、これらの薄板（２）が組み立てられてプリフォームドコイル（８）の複数の巻線（３）を形成する、
プリフォームドコイル。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
薄板（２）は、アルミニウム又は銅から製造される、
プリフォームドコイル。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
プリフォームドコイル（８）は、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に、とりわけポールシューを伴わずに、浸漬されている、
プリフォームドコイル。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
夫々２つのＬ字型薄板が結合されて１つの巻線を形成し、
該夫々２つのＬ字型薄板は、同一の形状を有し、かつ、結合シームを以って互いに結合されて１つの巻線を形成する、
プリフォームドコイル。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）を少なくとも１つ有するロータを有する、ギアレス型風力発電装置（１００）の同期発電機。
【請求項９】
請求項８の同期発電機を有する風力発電装置（１００）。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）の製造方法であって、
該方法は、以下のステップ：
・プリフォームドコイル（８）の１又は複数の巻線（３）を作成するために少なくとも２つの薄板（２）を打ち抜き又は切り抜き形成すること、及び、
・該少なくとも２つの薄板（２）を結合して１又は複数の巻線（３）を、とりわけプリフォームドコイル（８）の完全コイル（８）を形成すること、
を含む、
方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
完全コイル（８）の複数の薄板（２）の結合後、この完全コイル（８）は絶縁樹脂を含む槽に浸漬される、
方法。
【請求項１２】
プリフォームドコイル（８）を備えるポールシューの製造方法であって、
該方法は、以下のステップ、
・請求項１〜７の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）を製造又は提供すること、
・プリフォームドコイル（８）をポールシューに装着すること、及び、
・プリフォームドコイル（８）とポールシューの間の隙間空間を、とりわけプラスチックによって、充填すること
を含む、
方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
・プリフォームドコイル（８）はアルミニウムから製造される、及び／又は、
・プリフォームドコイル（８）は、多少の遊びを以って緩くポールシューに装着できるよう、寸法が定められる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイル（Formspule）に関する。更に、本発明は、そのようなプリフォームドコイルを有する発電機、及び、そのような発電機を有する風力発電装置に関する。更に、本発明は、プリフォームドコイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は既知でありかつ発電機を有する。現代の大型風力発電装置は、発電機が風力発電装置の空気力学的ロータによって直接的に、伝動装置の介在なく駆動されるギアレスコンセプトを用いている。そのような発電機は大きなエアギャップ径を特徴としている。そのようなエアギャップ径は、例えばエネルコン社の風力発電装置Ｅ−１２６型の場合のように、１０ｍまでもの値をとり得る。４〜５ｍ程度のエアギャップ径はギアレス型風力発電装置では普通である。
【０００３】
更に、ギアレス型風力発電装置のそのような発電機は多ポール式（多極式）であり、とりわけ、電気的及び磁気的に有効な要素が実質的にエアギャップの周囲のリング状の領域にのみ存在するリングジェネレータとして構成されることができる。
【０００４】
ロータに永久磁石を使用することなく磁界を形成するために、各ロータポールないし各ポールシュー毎に１つの励磁巻線を設けることにより、相応の電気的励磁を介して磁界を形成することができる。そのような発電機ないしそのような同期機は、他励式発電機ないし他励式同期機と称することも可能である。更に、以下においては、「ロータ」という概念（用語）は、異なるものであることが判明しない限り、発電機のロータを指称するものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
記載なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁界を生成するためには、相応の励磁電流が必要であるが、この励磁電流は、とりわけ定格運転時、相応の励磁巻線にも相応のポールシューにも発熱を引き起こし得る。この発熱の主原因は励磁巻線におけるジュール熱（Stromwaerme）の生成であるが、他励式ギアレス型風力発電装置の場合、そのような励磁巻線が幾つか存在する。この発熱は、巻線が大抵は銅を使用しているため比較的小さいオーム抵抗しか有していないにも拘らず、著しく大きくなり得る。更に、そのような銅巻線（複数）は、当該巻線間に、大抵は、熱輸送従って排熱を少なくとも妨害する隙間空間を有し得る。更に、このコンセプトは、ギアレス型風力発電装置の場合、相当に多くの銅を必要とするので、銅価格に応じて相当に高価になり得る。他方、銅よりも導電性が良好な材料は、少なくとも工業的規模で利用可能な材料の中には、実用上存在しない。
【０００７】
更に、上述の他励コンセプトは、ポールシューがその巻線と一緒に絶縁のために相応の絶縁化槽に浸漬されるが、これはしばしば完成状態に装着されたロータ全体が浸漬されるよう行われるため、そのうえ大掛かりなものになり得る。そのようにしてもたらされる絶縁は通常熱輸送従って排熱を妨害するという問題に加えて、そのような全体的ロータを相応の絶縁化槽に浸漬することも大掛かりなものである。
【０００８】
それゆえ、本発明の課題は、上述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、コスト的により好都合な及び／又は熱的により効率的な、とりわけ熱をより良好に排出可能な方策の提案が望まれる。少なくとも、既知の方策に対して、代替的な方策の提案が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に応じ、請求項１に記載のプリフォームドコイル（Formspule）が提案される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
かくして、中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイルが提案される。ロータのポールシューにおけるプリフォームドコイルのこの使用は、これが他励式同期発電機に関するものであることを示唆している。プリフォームドコイルは、従って、ポールシューの周りに配設されることができる。この配設において、プリフォームドコイルは、このポールシューの励磁コイル（Erregerwicklung）であり、ポールシュー内において案内されかつポールシューの中心軸に対し実質的に平行に推移する磁界を生成する。
【００１１】
プリフォームドコイルは、複数の巻線（Windungen）を有し、かつ、複数の（金属）薄板（Blechen）から構成（積層）されている。巻線（複数）は、従って、薄板（複数）から構成されている。
【００１２】
それに応じて、このギアレス型同期発電機では、プリフォームドコイル（複数）は夫々薄板（複数）から構成される。かくして、とりわけ、各巻線のこれらの薄板が平面的に互いに接して位置し、それによって、積層方向において異なる温度が生じる場合、隣接する薄板への改善された熱輸送を実行可能にすることが、達成できる。更に、夫々１つの薄板の内部においても、熱輸送は比較的良好に行われる。なぜなら、そこには、熱絶縁性の隙間空間が存在しないからである。ここで、熱輸送は、特に、半径方向外方に直接的に実行することができる。
【００１３】
更に、薄板（複数）の使用によって、その形状従ってプリフォームドコイルの全体形状は、良好に予め定めることができ、その他の点でも（良好に）影響を及ぼす（調整等する）ことができる。
【００１４】
有利には、これらの薄板は、ポールシューの軸方向において、より詳しくはポールシューの中心軸に関する軸方向において、積層化されている。とりわけ、薄板は、専らポールシューのこの軸方向において積層化されており、各面には１つの薄板のみが配置されており、互いに隣り合う複数の薄板が配置されているのではない。従って、ポールシューないしその中心軸から出発しプリフォームドコイルの半径方向に中断はない。なぜなら、これらの薄板は軸方向においてのみ積層化されていれば、各薄板はポールシューから半径方向外方に外部にまで到達するからである。これに応じて、各相の熱もプリフォームドコイルの半径方向の外縁に向かって半径方向に外部にまで導かれ（て放出され）ることができる。かくして、熱輸送従ってその結果としての冷却プロセスは好都合に構成することができる。
【００１５】
一実施形態に応じ、薄板は、プリフォームドコイルが平坦な表面と比べて拡大された表面を有するよう、とりわけ薄板の斜めに面取りされたエッジ（縁）により及び／又は隣り合う薄板の夫々異なる幅により波状（ないし鋸歯状）又はリブ状に形成された表面を有するよう、形成されていることが提案される。これは、ポールシューに背向する表面即ちポールシューないしその中心軸に関し半径方向外方を指向する表面に関する。これらの表面は外表面（Aussenoberflaechen）と称することも可能である。とりわけ、これは、プリフォームドコイルの実質的に全周に延在する外殻（外周）面（Mantelaussenflaeche）を一緒に形成する表面に関し得る。この領域においては、そのため、薄板（複数）は斜めに面取りされたエッジ（縁）を有することができる。さて、斜めに面取りされたエッジを有するこれらの薄板が、プリフォームドコイルを形成するために、互いに上下に積み重ねられるないし積層化されると、これらの斜めに面取りされたエッジは組み合わされて波状（ないし鋸歯状）の表面を形成する。更に又は代替的に、夫々異なる幅を有する、とりわけ交互的に異なる大きさの幅を有する薄板を備えることができる。従って、これらが層状に積み重ねられると、薄板は１つおきに突出し（張り出し）、それによって、リブ構造ないしリブ形状（凹凸形状）が形成され、かくして、そこに、リブ付表面が形成される。
【００１６】
例示的に提示した両方の場合において、プリフォームドコイルの外側表面全体の増大が結果として得られる。とりわけ付加的に、各薄板がポールシューからその波状又はリブ状に形成された表面にまで貫流的に到達する場合、そこに生じる熱は比較的容易に外側に輸送され、その拡大された表面においてより容易に放出されることができる。エアフローのような冷却媒体をこの波状起伏ないしリブに沿って流動させることにより、熱を外部に輸送する構造を備えることも考慮される。
【００１７】
更なる一実施形態に応じ、プリフォームドコイルは夫々１つの薄板からなる１つの巻線（Windung）又は１つの半巻線を有し、これらの薄板が組み立てられてプリフォームドコイルの複数の巻線を形成することが提案される。１つの半巻線が１つの薄板から構成されるないし１つの薄板から得られる場合のために、有利には、そのような薄板がほぼＬ字型に形成されていることが提案される。これは、そのような薄板（複数）はごく僅かな打ち抜き屑しか出さずに打ち抜き形成することができるという格別な利点を有する。とりわけ、２つの同一のＬ字構造体は、１つの矩形構造体として組み合わされることないし１つの矩形型で打ち抜き形成されることができる。
【００１８】
このようにして、面毎に（ebenenweise）１つの薄板が提供されることができる、ないしは面毎に２つの薄板が提供される（ことができる）。従って、そのような薄板は、実質的に１つのフラットな薄板から形成されることができる。このために、相応の薄板（複数）を１つの大きな（大面積の）全体薄板から打ち抜き形成すること又は例えばレーザ切断によって切り出すことも考慮される。とりわけ多数のＬ字型薄板を使用する場合、これらの薄板は極めて少ない切削屑を出すだけで切り出すことができる。そして、これらの個別薄板は、後は単に結合するだけでよい。これは、例えば溶接又は半田付けによって行うことができるが、これらの両方の例では、それによって、大きな導電性を有する結合が得られる。有利には、更に又は代替的に、結合されるべき２つの部材の一方がほぼ鳩尾形の凸部を有しかつ他方の部材がそれに対応する鳩尾形の凹部を有する例えばいわゆる蟻継結合のような形状結合的結合（対応部材の輪郭形状間の嵌め合いによる結合：formschluessige Verbindung）によって結合することも可能である。
【００１９】
従って、薄板（複数）は、とりわけ、そのように切り出し又は打ち抜きされたこの形状がプリフォームドコイル従って夫々関連する巻線（Windung）によって包囲されるべきポールシューに適合されるよう、切り出し又は打ち抜きされる。従って、この巻線のこのポールシューの周りへの配設は、このポールシューを取り囲むよう材料を曲げることによって行われるのではなく、この形状がそのように打ち抜きによって形成され、最早曲げ加工する必要はない。かくして、このポールシューを取り囲む実用上どのような任意の形状も形成することもできる。そのため、とりわけ、薄板（複数）から作られるこれらの巻線（複数）は、（ポールシューの）シャープなエッジ（複数：Kanten）を緊密に取り囲むよう設計かつ配設されることもできる。そのようなシャープなコーナー（角）ないしエッジ（縁）の周りで曲げる際に材料に生じ得る問題は、かくして原理的に回避される。
【００２０】
好ましい一実施形態に応じ、薄板はアルミニウムから製造される。アルミニウムは、銅よりも導電性は不良であるが、質量はより小さい。そのため、例えばロータないしポールシューコイルとも称され得るプリフォームドコイルを備えたそのポールシューはその構造に関し少々拡大する（大型化する）ことができる。これによって、少々より小さい構造空間（容積）で銅コイルを有するロータと同様に電気的に振舞うロータを作ることができるであろう。しかしながら、この場合、アルミニウムを用いたそのような構造は、より小さい構造容積を有する比肩可能な銅方策（銅を用いた場合の構造）よりも軽量であろう。更に、そのようなアルミニウム方策（アルミニウムを用いた場合の構造）は対比の対象として記述した銅方策よりも価格的にも有利であろうことが期待できるであろう。従って、驚くべきことに、アルミニウムは銅よりも導電性が悪いにも拘らず、アルミニウムを使用することによって、状況を改善することができる。
【００２１】
一実施形態に応じ、薄板は、とりわけ銅の良好な導電性を利用するために、銅から製造される。
【００２２】
有利には、プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に、とりわけポールシューを伴わずに及び他の巻付体を伴わずに、浸漬されている。その際、プリフォームドコイルの特質（特性）、即ち、プリフォームドコイルはポールシューなしで大きな機械的強度を有することができるという特質も効果を発揮する。このため、プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に、ポールシューに装着されることなく、浸漬することができる。とりわけ、この浸漬プロセスは、ロータ全体を浸漬する必要なしに、行うことができる。この浸漬、とりわけプリフォームドコイルの単独での浸漬は、それ自身の状態（様子）から、即ち絶縁樹脂がプリフォームドコイルの薄板（複数）をあらゆる部分で一様に湿潤し、それに応じて硬化後一様に被覆している状態から見て取ることができる。有利には、プリフォームドコイルは少々（間隔を）広げられた（緩められた）状態で浸漬されるが、これにより、薄板間に少なくとも小さな間隔（隙間）が形成され、そのため、絶縁樹脂は薄板間にも到達することができる。
【００２３】
本発明に応じ、更に、ギアレス型風力発電装置のために設けられかつ少なくとも１つの実施形態に関連して上述したように構成されたプリフォームドコイルを有するロータを有する発電機が提案される。
【００２４】
本発明に応じ、更に、そのような同期発電機を有する風力発電装置が提案される。
【００２５】
本発明に応じ、更に、請求項９に記載のプリフォームドコイルの製造方法が提案される。
【００２６】
これによれば、まず、複数の薄板、とりわけ２つの薄板が、１つの大きな薄板から切り出し又は打ち抜きにより形成される。そして、これらの薄板は、当該薄板がどのような形状で存在していたか及びどのような数で結合していたかに応じて、１又は複数の巻線（Windungen）になる。とりわけ、プリフォームドコイルの完全なコイル（Wicklung）を製造できるだけの数の薄板が打ち抜き又は切り出しにより形成される。
【００２７】
例えば、２０個の巻線（Windungen）を有する（１つの）コイル（Wicklung）を有する（１つの）プリフォームドコイルのために、４０個のＬ字型薄板が打ち出し又は切り出しにより形成されるよう（本方法を）実行することができる。次に、これらのＬ字型薄板は順次組み立てられて、例えば溶接又は半田付けによって結合されることにより、この組み立てられたコイルが形成される。とりわけ、この例では、１つの部分（サブ）工程において、夫々２つのＬ字型薄板が結合されて１つ（一層）の巻線（Windung）を形成する。１番目と４０番目の薄板は相応の接続端子を備える必要があるため、これら２つの薄板は、場合によっては、残りの３８個の薄板と相違する。そうでない場合、完全なコイルが実質的にプリフォームドコイルを形成することを前提とすることもできる。この場合、とりわけ、（完全）コイルは完成したプリフォームドコイルの中間状態、例えば絶縁樹脂を有しない中間状態も表し得るので、これらの両者の要素の間で、表現上区別される。
【００２８】
そのように製造されたコイル（Wicklung）を絶縁樹脂を含む槽において浸漬し、それによってこのコイルを絶縁すること、即ち個々の巻線（Windung）従って個々の薄板を相互に絶縁することも相応に提案される。この絶縁からは接続部位を除くことは勿論であるが、一旦付着した絶縁樹脂を再び除去することも考えられる。
【００２９】
本発明に応じ、更に、プリフォームドコイルを備えたポールシューの製造方法が提案される。これによれば、まず、上述の実施形態の少なくとも１つに応じたプリフォームドコイルが製造又は提供される。この製造は、上述の実施形態の少なくとも１つに応じたその既述の製造方法に従って実行することができる。
【００３０】
次に、プリフォームドコイルは、ポールシューに装着（載置）ないし外嵌され、そして、そのように組み付けられたプリフォームドコイルとポールシューは、とりわけ合成樹脂（プラスチック）によって、充填される。この場合、その他にコイルや変圧器の浸漬又は充填にも使用される従来の合成樹脂を使用することができる。
【００３１】
このようにして、このプリフォームドコイルは良好かつ堅固かつ比較的簡単な態様でポールシューに固定することができる。かくして、従来の巻きコイルによっては堅固な結合が形成されないという問題は解決される。
【００３２】
有利には、この場合、アルミニウム製のプリフォームドコイルが使用されるが、このプリフォームドコイルは既述の製造ないし結合方法によって良好に固定することができる。その際、アルミニウムは温度（熱）によって銅よりも大きく膨張し、更にはこの場合コアよりも著しくより大きい（なお、該コア上においてアルミニウム（製プリフォームドコイル）がポールシューに着座するべきものである。）という事実も考慮される。
【００３３】
更に又は代替的に、プリフォームドコイルは、ポールシューに多少の遊びを伴って緩く装着可能ないし外嵌可能であるよう、その寸法（形状）が定められることが提案される。この場合も、異なる膨張係数が考慮され、プリフォームドコイルのこの僅かにより大きく定められた寸法によって、プリフォームドコイルとポールシューの間には対応する僅かにより大きい隙間空間が形成される。そして、この隙間空間は既述の態様で樹脂で充填される。相応に、より多くの樹脂が使用され、それによって、上述の温度係数の相違のために場合によっては必要になり得る補償を行うことができる。
【００３４】
本発明は以下において例示的に添付の図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】風力発電装置の一例の斜視図。
【図２】プリフォームドコイルのための２つのＬ字型薄板の一例の模式図。
【図３】図２の薄板（複数）からなるプリフォームドコイルの一例ないしその（完全な）コイルの一例の模式的斜視図。
【図４】波状に形成された表面の一例の、輪郭を示すための側面図。
【図５】波状に形成された表面の更なる一例の、輪郭を示すための側面図。
【図６】プリフォームドコイルの一例の（完全な）コイルの一部の斜視図。
【図７】ナセル内に配設された発電機の一例の断面図。
【実施例】
【００３６】
図１は、タワー１０２とナセル（ゴンドラ）１０４を有する風力発電装置１００の一例を示す。ナセル１０４内には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０を有するロータ１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時、風によって回転運動し、それによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００３７】
図２は、２つのＬ字型薄板２の一例を平面図で示す。これらの両方のＬ字型薄板２は、同一の形状を有することが可能であり、結合（接合）シーム（Verbindungsnaht）４において互いに結合（接合）されて、１つの巻線（Windung）３を形成することができる。これによって、１つの巻線から隣接する（次の）巻線への重なりも回避することができる。プリフォームドコイルを製造するために、更なる結合エッジ６及び７において、両方のＬ字型薄板２は別の薄板（複数）と、従ってより高い又はより低い位置ないし面において夫々結合することができる。なお、その様子については図２には示されていない。
【００３８】
図３は、８つの位置従って図２に示した１６個のＬ字型薄板２で組み立てられた完成したコイル８の一例を模式的に示す。従って、コイル８は実質的に既にプリフォームドコイルを形成している。
【００３９】
図４は、コイル８’の４つの層を側面図で示すが、これは、図３のコイル８を紙面右側から見たものに対応する。しかしながら、結合シーム４は、図４には示されておらず、更には図５にも示されていない。図４は、寧ろ、その（コイルの）輪郭を示すことによって外表面（Aussenoberflaeche）１０を示すことが意図されている。この外表面１０は、プレス加工によって（丸く）湾曲したエッジ１２を有する個別の薄板（複数）２’のエッジ（複数）から形成される。これらの薄板２’の層とそれらの湾曲エッジ１２から、図示の波状の表面１０が得られるが、これについては、図４に、輪郭が選択された遠視図で示されている。
【００４０】
図４には、更なるコイル８’の一部も示されており、これら２つのコイル８’の間には、エアチャンネル１４が形成されており、その側壁は外表面１０の輪郭によって形成されている。
【００４１】
従って、一方では、外表面１０の表面が湾曲エッジ１２によって拡大されることが達成され、更には、案内襞又は案内溝を有するエアチャンネル１４が形成されることが達成される。
【００４２】
図５は、薄板２’’の他の構成例を示す。これらの薄板２’’は（斜めに）切断されたエッジ１６を有し、そのため、拡大された表面を有する外表面１８が得られる。
【００４３】
更に、部分コイル８’’に加えて、２つの更なる部分コイル８’’も断面図で示されている。図５におけるこれらの記載は、結果として得られるエアチャンネル２０ないし２０’の種々の可能性を示すためにのみ使用されることが意図されている。図５の紙面左側に記載されたエアチャンネル２０の場合、エアチャンネル２０の（紙面左右の）両側にある切断（斜断）エッジ（複数）１６は、同じ方向に配向されており、それによって、エアチャンネル２０にそれの形状を与えている。
【００４４】
（図５の紙面）右側に記載されたエアチャンネル２０’では、隣り合う切断エッジ１６及び１５は逆方向に配向されている。これは、外表面１８ないし１８’のサイズには影響を及ぼさないが、エアチャンネル２０’の形状には影響を及ぼす。
【００４５】
図６は、最後に、結合シーム６４において夫々結合された５つのＬ字型薄板６２から組み立てられたコイル６８の一例の一部分を斜視図で示す。更に、図６のコイル６８ないし部分コイル６８は少々拡開された状態で記載されている。この位置（状態）で、この部分コイル６８は絶縁樹脂を含む槽に良好に浸漬されることができる。しかしながら、これは、単に説明のために記載したに過ぎず、有利には、そのような絶縁化浸漬プロセスは、まず以って完全なコイルに対して、即ち更なる薄板６２によって完全に補充された場合に対して、提案される。
【００４６】
図７は、発電機１３０の一例を模式的に側面図で示す。発電機１３０は、ステータ１３２と、それに対して回転可能に軸受支持された電気力学的ロータ１３４を有し、かつ、そのステータ１３２が頚軸（Achszapfen）１３６を介して装置支持体１３８に固定されている。ステータ１３２は、ステータ支持体１４０と複数のステータ薄板積層体１４２を有する。ステータ薄板積層体１４２は、発電機１３０のステータポールを形成し、かつ、ステータリング１４４を介してステータ支持体１４０に固定されている。電気力学的ロータ１３４は、複数のロータポールシュー１４６を有する。ロータポールシュー１４６は、ロータポールを形成し、かつ、ロータ支持体１４８及び軸受１５０を介して回転軸１５２の周りで回転可能に頚軸１３６に軸受支持されている。ステータ薄板積層体１４２とロータポールシュー１４６は（環状の）狭いエアギャップ１５４の分だけ離れている。エアギャップ１５４は、その厚さは数ｍｍ、とりわけ６ｍｍ未満であるが、その直径は数メートル、とりわけ４ｍ超である。ステータ薄板積層体（複数）１４２とロータポールシュー（複数）１４６は夫々１つのリングを形成し、両者合わせてもリング状をなすため、発電機１３０はリングジェネレータを構成する。発電機１３０の電気力学的ロータ１３４は空気力学的ロータのロータハブ１５６と一緒に規定どおりに回転する。なお、ロータ（ないしロータハブ）に複数のロータブレード１５８が連結されていることが概略的に図示されている。
【００４７】
かくして、本発明に応じ、組み立てられた複数の薄板からなるプリフォームドコイルが提案される。このプリフォームドコイルはポールシューコイルと称することも可能である。有利には、そのようなポールシューコイルは、適切な結合技術によって、薄板から切り出される半巻線（複数）又は全巻線（複数）から組み立てられる。即ち、薄板（積層）コイルが形成される。結合技術としては、とりわけ、例えば回転摩擦溶接（Ruehrreibschweissen）のような溶接や半田付けが適切である。なぜなら、不可欠な導電性の結合をこれらによって形成することができるからである。
【００４８】
切断技術としては、例えば、レーザ切断、水流切断及び打ち抜きが考えられる。半巻線（ハーフ巻線）は、切断する場合、Ｌ字型又はこれに可及的に近い形状で薄板から切り出すことができ、従って、切断屑（残余部分）が極めて少ないという利点を有する。
【００４９】
全巻線（フル巻線）を使用する場合は、半巻線の場合と異なり、必要な結合箇所は半分しかないという利点を有する一方で、切断の際に、著しくより多くの切断屑が生じてしまう。
【００５０】
本発明の重要な利点の１つは、ワイヤの巻き回しによって形成されるそのようなコイルと比べてポールシューコイルの改善された冷却を提供することである。これは、とりわけ、提案に係る方策の各巻線において熱が直接的にコイル表面に流れることを可能にする構成によって達成される。エッジ（の上）を介して（回って：hochkant）巻き回し形成されるコイルと異なり、即ち、（金属）薄板（複数）ないし類似の導電性材料（複数）はそれらの面が中心軸の周りに配置されるが、中心軸に対し直角には配置されない場合と異なり、切断式薄板（積層）コイルは任意の二次元的幾何学的形状で製造することができ、従って、曲げ勾配（Biegegradienten）を必要としない。もしそうでない場合、エッジを介して巻き回し形成されるコイルは、熱の流れに関し、ここで提案される方策と同様な利点を有することもできるであろうが（そうではない）。
【００５１】
提案に係るプリフォームドコイルないし薄板（積層）コイル又はポールシューコイル（これらの概念は同義に使用することができる。）のためには、銅が適切であるが、アルミニウムも適切である。アルミニウムは、この場合、上に説明した理由から有利に提案される。
【００５２】
更に、コイルに対し、適切な切削工具によって又は適切な後処理によって、冷却に適する輪郭を与えることが提案される。例えば、互いに上下に位置する巻線によってコイルの外面にギザギザの表面が形成されるよう、コイルの外縁を斜めに切削することができる。そのように拡大された表面によって、冷却媒体（これは通常ポール間の空気である。）への熱の移行部（面積）は大きくなる。同様に、薄板からなる個々の巻線は、例えば、外縁に適切な幾何学的形状を有する冷却フィン又は冷却リブが形成されるような形状にプレス成型されることができる。
【００５３】
かくして、本発明により、とりわけ、コイルのより良好な冷却が達成される。導電性材料内における即ち巻線の薄板内における内部から外部への極めて良好な熱の流れによって、発生した熱は直接的にコイル表面に輸送されることができる。
【００５４】
薄板（複数）から作られたコイルを浸漬することの他に、既に完全に絶縁処理された薄板（複数）を使用することも可能である。この場合、場合によっては、溶接部位において更に絶縁処理を追加的に行う必要があるであろう。
【００５５】
更に、提案に係る方策では、良好な温度（熱）伝導性及び良好な温度（熱）排出性に加えて、従来の巻き回し形成式のコイルと比べて少々より良好な充填率（Fuellfaktor）も得られる。
【００５６】
更に、提案に係る方策は、より大きな又はより高さが大きいコイルヘッド（Wickelkopf）を提供することができるが、ギアレス型風力発電装置の発電機には、通常、当該コイルヘッドのために十分な場所（空間）がある。場合によっては少々より大きく現れる磁気的損失は、１つ又は２つの更なる巻線によって容易に補償することができる。
【図１】
2018516052.tif 000003
【図２】
2018516052.tif 000004
【図３】
2018516052.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月5日(2018.1.5)
【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】
中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置（１００）の同期発電機のロータのプリフォームドコイル（８）であって、
該プリフォームドコイル（８）は、複数の巻線（３）を有し、かつ、複数の薄板（２）から構成されている、
プリフォームドコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のプリフォームドコイル（８）において、
複数の巻線（３）は、ポールシューの軸方向に積層化されている、
プリフォームドコイル。
【請求項３】
請求項１に記載のプリフォームドコイル（８）において、
複数の巻線（３）は、専らポールシューの軸方向に積層化されている、
プリフォームドコイル。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
薄板（２）は、プリフォームドコイル（８）が平坦な表面と比べて拡大された表面（１０）を有するよう、形成されている、
プリフォームドコイル。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
薄板（２）は、薄板（２）の斜めに面取りされたエッジにより及び／又は隣り合う薄板（２）の夫々異なる幅により波状又はリブ状に形成された表面を有するよう、形成されている、
プリフォームドコイル。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
夫々１つの巻線（３）又は半巻線（２）は１つの薄板（２）から構成され、これらの薄板（２）が組み立てられてプリフォームドコイル（８）の複数の巻線（３）を形成する、
プリフォームドコイル。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
薄板（２）は、アルミニウム又は銅から製造される、
プリフォームドコイル。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
プリフォームドコイル（８）は、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に浸漬されている、
プリフォームドコイル。
【請求項９】
請求項１〜７の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
プリフォームドコイル（８）は、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽にポールシューを伴わずに浸漬されている、
プリフォームドコイル。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）において、
夫々２つのＬ字型薄板が結合されて１つの巻線を形成し、
該夫々２つのＬ字型薄板は、同一の形状を有し、かつ、結合シームを以って互いに結合されて１つの巻線を形成する、
プリフォームドコイル。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）を少なくとも１つ有するロータを有する、ギアレス型風力発電装置（１００）の同期発電機。
【請求項１２】
請求項１１の同期発電機を有する風力発電装置（１００）。
【請求項１３】
請求項１〜１０の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）の製造方法であって、
該方法は、以下のステップ：
・プリフォームドコイル（８）の１又は複数の巻線（３）を作成するために少なくとも２つの薄板（２）を打ち抜き又は切り抜き形成すること、及び、
・該少なくとも２つの薄板（２）を結合して１又は複数の巻線（３）を形成すること、
を含む、
方法。
【請求項１４】
請求項１〜１０の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）の製造方法であって、
該方法は、以下のステップ：
・プリフォームドコイル（８）の１又は複数の巻線（３）を作成するために少なくとも２つの薄板（２）を打ち抜き又は切り抜き形成すること、及び、
・該少なくとも２つの薄板（２）を結合してプリフォームドコイル（８）の完全コイル（８）を形成すること、
を含む、
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
完全コイル（８）の複数の薄板（２）の結合後、この完全コイル（８）は絶縁樹脂を含む槽に浸漬される、
方法。
【請求項１６】
プリフォームドコイル（８）を備えるポールシューの製造方法であって、
該方法は、以下のステップ、
・請求項１〜１０の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）を製造又は提供すること、
・プリフォームドコイル（８）をポールシューに装着すること、及び、
・プリフォームドコイル（８）とポールシューの間の隙間空間を充填すること
を含む、
方法。
【請求項１７】
プリフォームドコイル（８）を備えるポールシューの製造方法であって、
該方法は、以下のステップ、
・請求項１〜１０の何れかに記載のプリフォームドコイル（８）を製造又は提供すること、
・プリフォームドコイル（８）をポールシューに装着すること、及び、
・プリフォームドコイル（８）とポールシューの間の隙間空間をプラスチックによって充填すること
を含む、
方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法において、
・プリフォームドコイル（８）はアルミニウムから製造される、及び／又は、
・プリフォームドコイル（８）は、多少の遊びを以って緩くポールシューに装着できるよう、寸法が定められる、
方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイル（Formspule）に関する。更に、本発明は、そのようなプリフォームドコイルを有する発電機、及び、そのような発電機を有する風力発電装置に関する。更に、本発明は、プリフォームドコイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は既知でありかつ発電機を有する。現代の大型風力発電装置は、発電機が風力発電装置の空気力学的ロータによって直接的に、伝動装置の介在なく駆動されるギアレスコンセプトを用いている。そのような発電機は大きなエアギャップ径を特徴としている。そのようなエアギャップ径は、例えばエネルコン社の風力発電装置Ｅ−１２６型の場合のように、１０ｍまでもの値をとり得る。４〜５ｍ程度のエアギャップ径はギアレス型風力発電装置では普通である。
【０００３】
更に、ギアレス型風力発電装置のそのような発電機は多ポール式（多極式）であり、とりわけ、電気的及び磁気的に有効な要素が実質的にエアギャップの周囲のリング状の領域にのみ存在するリングジェネレータとして構成されることができる。
【０００４】
ロータに永久磁石を使用することなく磁界を形成するために、各ロータポールないし各ポールシュー毎に１つの励磁巻線を設けることにより、相応の電気的励磁を介して磁界を形成することができる。そのような発電機ないしそのような同期機は、他励式発電機ないし他励式同期機と称することも可能である。更に、以下においては、「ロータ」という概念（用語）は、異なるものであることが判明しない限り、発電機のロータを指称するものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＪＰ ２００１ １７８０５２ Ａ
【特許文献２】ＵＳ ２ ７５６ ３５８Ａ
【特許文献３】ＤＥ ２３ ２８ ２６５ Ａ１
【特許文献４】ＵＳ ３ ７７７ １９０Ａ
【特許文献５】ＷＯ ２０１２／０３８２４３ Ａ２
【特許文献６】ＤＥ １０ ２０１１ ０８３１２８ Ａ１
【特許文献７】ＤＥ １０ ２０１１ ００６６８０ Ａ１
【特許文献８】ＥＰ ０ ７４０ ４０２ Ａ１
【特許文献９】ＪＰ Ｓ５８ ２１８８４６ Ａ
【特許文献１０】ＥＰ ２ ６２９ ４０２ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁界を生成するためには、相応の励磁電流が必要であるが、この励磁電流は、とりわけ定格運転時、相応の励磁巻線にも相応のポールシューにも発熱を引き起こし得る。この発熱の主原因は励磁巻線におけるジュール熱（Stromwaerme）の生成であるが、他励式ギアレス型風力発電装置の場合、そのような励磁巻線が幾つか存在する。この発熱は、巻線が大抵は銅を使用しているため比較的小さいオーム抵抗しか有していないにも拘らず、著しく大きくなり得る。更に、そのような銅巻線（複数）は、当該巻線間に、大抵は、熱輸送従って排熱を少なくとも妨害する隙間空間を有し得る。更に、このコンセプトは、ギアレス型風力発電装置の場合、相当に多くの銅を必要とするので、銅価格に応じて相当に高価になり得る。他方、銅よりも導電性が良好な材料は、少なくとも工業的規模で利用可能な材料の中には、実用上存在しない。
【０００７】
更に、上述の他励コンセプトは、ポールシューがその巻線と一緒に絶縁のために相応の絶縁化槽に浸漬されるが、これはしばしば完成状態に装着されたロータ全体が浸漬されるよう行われるため、そのうえ大掛かりなものになり得る。そのようにしてもたらされる絶縁は通常熱輸送従って排熱を妨害するという問題に加えて、そのような全体的ロータを相応の絶縁化槽に浸漬することも大掛かりなものである。
【０００８】
それゆえ、本発明の課題は、上述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、コスト的により好都合な及び／又は熱的により効率的な、とりわけ熱をより良好に排出可能な方策の提案が望まれる。少なくとも、既知の方策に対して、代替的な方策の提案が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に応じ、請求項１に記載のプリフォームドコイル（Formspule）が提案される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
かくして、中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイルが提案される。ロータのポールシューにおけるプリフォームドコイルのこの使用は、これが他励式同期発電機に関するものであることを示唆している。プリフォームドコイルは、従って、ポールシューの周りに配設されることができる。この配設において、プリフォームドコイルは、このポールシューの励磁コイル（Erregerwicklung）であり、ポールシュー内において案内されかつポールシューの中心軸に対し実質的に平行に推移する磁界を生成する。
【００１１】
プリフォームドコイルは、複数の巻線（Windungen）を有し、かつ、複数の（金属）薄板（Blechen）から構成（積層）されている。巻線（複数）は、従って、薄板（複数）から構成されている。
【００１２】
それに応じて、このギアレス型同期発電機では、プリフォームドコイル（複数）は夫々薄板（複数）から構成される。かくして、とりわけ、各巻線のこれらの薄板が平面的に互いに接して位置し、それによって、積層方向において異なる温度が生じる場合、隣接する薄板への改善された熱輸送を実行可能にすることが、達成できる。更に、夫々１つの薄板の内部においても、熱輸送は比較的良好に行われる。なぜなら、そこには、熱絶縁性の隙間空間が存在しないからである。ここで、熱輸送は、特に、半径方向外方に直接的に実行することができる。
【００１３】
更に、薄板（複数）の使用によって、その形状従ってプリフォームドコイルの全体形状は、良好に予め定めることができ、その他の点でも（良好に）影響を及ぼす（調整等する）ことができる。
【００１４】
有利には、これらの薄板は、ポールシューの軸方向において、より詳しくはポールシューの中心軸に関する軸方向において、積層化されている。とりわけ、薄板は、専らポールシューのこの軸方向において積層化されており、各面には１つの薄板のみが配置されており、互いに隣り合う複数の薄板が配置されているのではない。従って、ポールシューないしその中心軸から出発しプリフォームドコイルの半径方向に中断はない。なぜなら、これらの薄板は軸方向においてのみ積層化されていれば、各薄板はポールシューから半径方向外方に外部にまで到達するからである。これに応じて、各相の熱もプリフォームドコイルの半径方向の外縁に向かって半径方向に外部にまで導かれ（て放出され）ることができる。かくして、熱輸送従ってその結果としての冷却プロセスは好都合に構成することができる。
【００１５】
一実施形態に応じ、薄板は、プリフォームドコイルが平坦な表面と比べて拡大された表面を有するよう、とりわけ薄板の斜めに面取りされたエッジ（縁）により及び／又は隣り合う薄板の夫々異なる幅により波状（ないし鋸歯状）又はリブ状に形成された表面を有するよう、形成されていることが提案される。これは、ポールシューに背向する表面即ちポールシューないしその中心軸に関し半径方向外方を指向する表面に関する。これらの表面は外表面（Aussenoberflaechen）と称することも可能である。とりわけ、これは、プリフォームドコイルの実質的に全周に延在する外殻（外周）面（Mantelaussenflaeche）を一緒に形成する表面に関し得る。この領域においては、そのため、薄板（複数）は斜めに面取りされたエッジ（縁）を有することができる。さて、斜めに面取りされたエッジを有するこれらの薄板が、プリフォームドコイルを形成するために、互いに上下に積み重ねられるないし積層化されると、これらの斜めに面取りされたエッジは組み合わされて波状（ないし鋸歯状）の表面を形成する。更に又は代替的に、夫々異なる幅を有する、とりわけ交互的に異なる大きさの幅を有する薄板を備えることができる。従って、これらが層状に積み重ねられると、薄板は１つおきに突出し（張り出し）、それによって、リブ構造ないしリブ形状（凹凸形状）が形成され、かくして、そこに、リブ付表面が形成される。
【００１６】
例示的に提示した両方の場合において、プリフォームドコイルの外側表面全体の増大が結果として得られる。とりわけ付加的に、各薄板がポールシューからその波状又はリブ状に形成された表面にまで貫流的に到達する場合、そこに生じる熱は比較的容易に外側に輸送され、その拡大された表面においてより容易に放出されることができる。エアフローのような冷却媒体をこの波状起伏ないしリブに沿って流動させることにより、熱を外部に輸送する構造を備えることも考慮される。
【００１７】
更なる一実施形態に応じ、プリフォームドコイルは夫々１つの薄板からなる１つの巻線（Windung）又は１つの半巻線を有し、これらの薄板が組み立てられてプリフォームドコイルの複数の巻線を形成することが提案される。１つの半巻線が１つの薄板から構成されるないし１つの薄板から得られる場合のために、有利には、そのような薄板がほぼＬ字型に形成されていることが提案される。これは、そのような薄板（複数）はごく僅かな打ち抜き屑しか出さずに打ち抜き形成することができるという格別な利点を有する。とりわけ、２つの同一のＬ字構造体は、１つの矩形構造体として組み合わされることないし１つの矩形型で打ち抜き形成されることができる。
【００１８】
このようにして、面毎に（ebenenweise）１つの薄板が提供されることができる、ないしは面毎に２つの薄板が提供される（ことができる）。従って、そのような薄板は、実質的に１つのフラットな薄板から形成されることができる。このために、相応の薄板（複数）を１つの大きな（大面積の）全体薄板から打ち抜き形成すること又は例えばレーザ切断によって切り出すことも考慮される。とりわけ多数のＬ字型薄板を使用する場合、これらの薄板は極めて少ない切削屑を出すだけで切り出すことができる。そして、これらの個別薄板は、後は単に結合するだけでよい。これは、例えば溶接又は半田付けによって行うことができるが、これらの両方の例では、それによって、大きな導電性を有する結合が得られる。有利には、更に又は代替的に、結合されるべき２つの部材の一方がほぼ鳩尾形の凸部を有しかつ他方の部材がそれに対応する鳩尾形の凹部を有する例えばいわゆる蟻継結合のような形状結合的結合（対応部材の輪郭形状間の嵌め合いによる結合：formschluessige Verbindung）によって結合することも可能である。
【００１９】
従って、薄板（複数）は、とりわけ、そのように切り出し又は打ち抜きされたこの形状がプリフォームドコイル従って夫々関連する巻線（Windung）によって包囲されるべきポールシューに適合されるよう、切り出し又は打ち抜きされる。従って、この巻線のこのポールシューの周りへの配設は、このポールシューを取り囲むよう材料を曲げることによって行われるのではなく、この形状がそのように打ち抜きによって形成され、最早曲げ加工する必要はない。かくして、このポールシューを取り囲む実用上どのような任意の形状も形成することもできる。そのため、とりわけ、薄板（複数）から作られるこれらの巻線（複数）は、（ポールシューの）シャープなエッジ（複数：Kanten）を緊密に取り囲むよう設計かつ配設されることもできる。そのようなシャープなコーナー（角）ないしエッジ（縁）の周りで曲げる際に材料に生じ得る問題は、かくして原理的に回避される。
【００２０】
好ましい一実施形態に応じ、薄板はアルミニウムから製造される。アルミニウムは、銅よりも導電性は不良であるが、質量はより小さい。そのため、例えばロータないしポールシューコイルとも称され得るプリフォームドコイルを備えたそのポールシューはその構造に関し少々拡大する（大型化する）ことができる。これによって、少々より小さい構造空間（容積）で銅コイルを有するロータと同様に電気的に振舞うロータを作ることができるであろう。しかしながら、この場合、アルミニウムを用いたそのような構造は、より小さい構造容積を有する比肩可能な銅方策（銅を用いた場合の構造）よりも軽量であろう。更に、そのようなアルミニウム方策（アルミニウムを用いた場合の構造）は対比の対象として記述した銅方策よりも価格的にも有利であろうことが期待できるであろう。従って、驚くべきことに、アルミニウムは銅よりも導電性が悪いにも拘らず、アルミニウムを使用することによって、状況を改善することができる。
【００２１】
一実施形態に応じ、薄板は、とりわけ銅の良好な導電性を利用するために、銅から製造される。
【００２２】
有利には、プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に、とりわけポールシューを伴わずに及び他の巻付体を伴わずに、浸漬されている。その際、プリフォームドコイルの特質（特性）、即ち、プリフォームドコイルはポールシューなしで大きな機械的強度を有することができるという特質も効果を発揮する。このため、プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に、ポールシューに装着されることなく、浸漬することができる。とりわけ、この浸漬プロセスは、ロータ全体を浸漬する必要なしに、行うことができる。この浸漬、とりわけプリフォームドコイルの単独での浸漬は、それ自身の状態（様子）から、即ち絶縁樹脂がプリフォームドコイルの薄板（複数）をあらゆる部分で一様に湿潤し、それに応じて硬化後一様に被覆している状態から見て取ることができる。有利には、プリフォームドコイルは少々（間隔を）広げられた（緩められた）状態で浸漬されるが、これにより、薄板間に少なくとも小さな間隔（隙間）が形成され、そのため、絶縁樹脂は薄板間にも到達することができる。
【００２３】
本発明に応じ、更に、ギアレス型風力発電装置のために設けられかつ少なくとも１つの実施形態に関連して上述したように構成されたプリフォームドコイルを有するロータを有する発電機が提案される。
【００２４】
本発明に応じ、更に、そのような同期発電機を有する風力発電装置が提案される。
【００２５】
本発明に応じ、更に、請求項９に記載のプリフォームドコイルの製造方法が提案される。
【００２６】
これによれば、まず、複数の薄板、とりわけ２つの薄板が、１つの大きな薄板から切り出し又は打ち抜きにより形成される。そして、これらの薄板は、当該薄板がどのような形状で存在していたか及びどのような数で結合していたかに応じて、１又は複数の巻線（Windungen）になる。とりわけ、プリフォームドコイルの完全なコイル（Wicklung）を製造できるだけの数の薄板が打ち抜き又は切り出しにより形成される。
【００２７】
例えば、２０個の巻線（Windungen）を有する（１つの）コイル（Wicklung）を有する（１つの）プリフォームドコイルのために、４０個のＬ字型薄板が打ち出し又は切り出しにより形成されるよう（本方法を）実行することができる。次に、これらのＬ字型薄板は順次組み立てられて、例えば溶接又は半田付けによって結合されることにより、この組み立てられたコイルが形成される。とりわけ、この例では、１つの部分（サブ）工程において、夫々２つのＬ字型薄板が結合されて１つ（一層）の巻線（Windung）を形成する。１番目と４０番目の薄板は相応の接続端子を備える必要があるため、これら２つの薄板は、場合によっては、残りの３８個の薄板と相違する。そうでない場合、完全なコイルが実質的にプリフォームドコイルを形成することを前提とすることもできる。この場合、とりわけ、（完全）コイルは完成したプリフォームドコイルの中間状態、例えば絶縁樹脂を有しない中間状態も表し得るので、これらの両者の要素の間で、表現上区別される。
【００２８】
そのように製造されたコイル（Wicklung）を絶縁樹脂を含む槽において浸漬し、それによってこのコイルを絶縁すること、即ち個々の巻線（Windung）従って個々の薄板を相互に絶縁することも相応に提案される。この絶縁からは接続部位を除くことは勿論であるが、一旦付着した絶縁樹脂を再び除去することも考えられる。
【００２９】
本発明に応じ、更に、プリフォームドコイルを備えたポールシューの製造方法が提案される。これによれば、まず、上述の実施形態の少なくとも１つに応じたプリフォームドコイルが製造又は提供される。この製造は、上述の実施形態の少なくとも１つに応じたその既述の製造方法に従って実行することができる。
【００３０】
次に、プリフォームドコイルは、ポールシューに装着（載置）ないし外嵌され、そして、そのように組み付けられたプリフォームドコイルとポールシューは、とりわけ合成樹脂（プラスチック）によって、充填される。この場合、その他にコイルや変圧器の浸漬又は充填にも使用される従来の合成樹脂を使用することができる。
【００３１】
このようにして、このプリフォームドコイルは良好かつ堅固かつ比較的簡単な態様でポールシューに固定することができる。かくして、従来の巻きコイルによっては堅固な結合が形成されないという問題は解決される。
【００３２】
有利には、この場合、アルミニウム製のプリフォームドコイルが使用されるが、このプリフォームドコイルは既述の製造ないし結合方法によって良好に固定することができる。その際、アルミニウムは温度（熱）によって銅よりも大きく膨張し、更にはこの場合コアよりも著しくより大きい（なお、該コア上においてアルミニウム（製プリフォームドコイル）がポールシューに着座するべきものである。）という事実も考慮される。
【００３３】
更に又は代替的に、プリフォームドコイルは、ポールシューに多少の遊びを伴って緩く装着可能ないし外嵌可能であるよう、その寸法（形状）が定められることが提案される。この場合も、異なる膨張係数が考慮され、プリフォームドコイルのこの僅かにより大きく定められた寸法によって、プリフォームドコイルとポールシューの間には対応する僅かにより大きい隙間空間が形成される。そして、この隙間空間は既述の態様で樹脂で充填される。相応に、より多くの樹脂が使用され、それによって、上述の温度係数の相違のために場合によっては必要になり得る補償を行うことができる。
【００３４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
（形態１）本発明の第１の視点により、中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイルが提供される。
該プリフォームドコイルは、複数の巻線を有し、かつ、複数の薄板から構成されている。
（形態２）形態１のプリフォームドコイルにおいて、複数の巻線は、ポールシューの軸方向に積層化されていることが好ましい。
（形態３）形態１のプリフォームドコイルにおいて、複数の巻線は、専らポールシューの軸方向に積層化されていることが好ましい。
（形態４）形態１〜３の何れかのプリフォームドコイルにおいて、薄板は、プリフォームドコイルが平坦な表面と比べて拡大された表面を有するよう形成されていることが好ましい。
（形態５）形態１〜３の何れかのプリフォームドコイルにおいて、薄板は、薄板の斜めに面取りされたエッジにより及び／又は隣り合う薄板の夫々異なる幅により波状又はリブ状に形成された表面を有するよう、形成されていることが好ましい。
（形態６）形態１〜５の何れかに記載のプリフォームドコイルにおいて、夫々１つの巻線又は半巻線は１つの薄板から構成され、これらの薄板が組み立てられてプリフォームドコイルの複数の巻線を形成することが好ましい。
（形態７）形態１〜６の何れかのプリフォームドコイルにおいて、薄板は、アルミニウム又は銅から製造されることが好ましい。
（形態８）形態１〜７の何れかのプリフォームドコイルにおいて、プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に浸漬されていることが好ましい。
（形態９）形態１〜７の何れかのプリフォームドコイルにおいて、プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽にポールシューを伴わずに浸漬されていることが好ましい。
（形態１０）形態１〜９の何れかのプリフォームドコイルにおいて、夫々２つのＬ字型薄板が結合されて１つの巻線を形成し、
該夫々２つのＬ字型薄板は、同一の形状を有し、かつ、結合シームを以って互いに結合されて１つの巻線を形成することが好ましい。
（形態１１）本発明の第２の視点により、形態１〜１０の何れかのプリフォームドコイルを少なくとも１つ有するロータを有する、ギアレス型風力発電装置の同期発電機が提供される。
（形態１２）本発明の第３の視点により、形態１１の同期発電機を有する風力発電装置が提供される。
（形態１３）本発明の第４の視点により、形態１〜１０の何れかのプリフォームドコイルの製造方法が提供される。
該方法は、以下のステップ：
・プリフォームドコイルの１又は複数の巻線を作成するために少なくとも２つの薄板を打ち抜き又は切り抜き形成すること、及び、
・該少なくとも２つの薄板を結合して１又は複数の巻線を形成すること、
を含む。
（形態１４）本発明の第５の視点により、形態１〜１０の何れかのプリフォームドコイルの製造方法が提供される。
該方法は、以下のステップ：
・プリフォームドコイルの１又は複数の巻線を作成するために少なくとも２つの薄板を打ち抜き又は切り抜き形成すること、及び、
・該少なくとも２つの薄板を結合してプリフォームドコイルの完全コイルを形成すること、
を含む。
（形態１５）形態１４の方法において、完全コイルの複数の薄板の結合後、この完全コイルは絶縁樹脂を含む槽に浸漬されることが好ましい。
（形態１６）本発明の第６の視点により、プリフォームドコイルを備えるポールシューの製造方法が提供される。
該方法は、以下のステップ、
・形態１〜１０の何れかのプリフォームドコイルを製造又は提供すること、
・プリフォームドコイルをポールシューに装着すること、及び、
・プリフォームドコイルとポールシューの間の隙間空間を充填すること
を含む。
（形態１７）本発明の第７の視点により、プリフォームドコイルを備えるポールシューの製造方法が提供される。
該方法は、以下のステップ、
・形態１〜１０の何れかのプリフォームドコイルを製造又は提供すること、
・プリフォームドコイルをポールシューに装着すること、及び、
・プリフォームドコイルとポールシューの間の隙間空間をプラスチックによって充填すること
を含む。
（形態１８）形態１６又は１７の方法において、
・プリフォームドコイルはアルミニウムから製造される、及び／又は、
・プリフォームドコイルは、多少の遊びを以って緩くポールシューに装着できるよう、寸法が定められることが好ましい。
本発明は以下において例示的に添付の図面を参照して詳細に説明される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】風力発電装置の一例の斜視図。
【図２】プリフォームドコイルのための２つのＬ字型薄板の一例の模式図。
【図３】図２の薄板（複数）からなるプリフォームドコイルの一例ないしその（完全な）コイルの一例の模式的斜視図。
【図４】波状に形成された表面の一例の、輪郭を示すための側面図。
【図５】波状に形成された表面の更なる一例の、輪郭を示すための側面図。
【図６】プリフォームドコイルの一例の（完全な）コイルの一部の斜視図。
【図７】ナセル内に配設された発電機の一例の断面図。
【実施例】
【００３６】
図１は、タワー１０２とナセル（ゴンドラ）１０４を有する風力発電装置１００の一例を示す。ナセル１０４内には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０を有するロータ１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時、風によって回転運動し、それによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００３７】
図２は、２つのＬ字型薄板２の一例を平面図で示す。これらの両方のＬ字型薄板２は、同一の形状を有することが可能であり、結合（接合）シーム（Verbindungsnaht）４において互いに結合（接合）されて、１つの巻線（Windung）３を形成することができる。これによって、１つの巻線から隣接する（次の）巻線への重なりも回避することができる。プリフォームドコイルを製造するために、更なる結合エッジ６及び７において、両方のＬ字型薄板２は別の薄板（複数）と、従ってより高い又はより低い位置ないし面において夫々結合することができる。なお、その様子については図２には示されていない。
【００３８】
図３は、８つの位置従って図２に示した１６個のＬ字型薄板２で組み立てられた完成したコイル８の一例を模式的に示す。従って、コイル８は実質的に既にプリフォームドコイルを形成している。
【００３９】
図４は、コイル８’の４つの層を側面図で示すが、これは、図３のコイル８を紙面右側から見たものに対応する。しかしながら、結合シーム４は、図４には示されておらず、更には図５にも示されていない。図４は、寧ろ、その（コイルの）輪郭を示すことによって外表面（Aussenoberflaeche）１０を示すことが意図されている。この外表面１０は、プレス加工によって（丸く）湾曲したエッジ１２を有する個別の薄板（複数）２’のエッジ（複数）から形成される。これらの薄板２’の層とそれらの湾曲エッジ１２から、図示の波状の表面１０が得られるが、これについては、図４に、輪郭が選択された遠視図で示されている。
【００４０】
図４には、更なるコイル８’の一部も示されており、これら２つのコイル８’の間には、エアチャンネル１４が形成されており、その側壁は外表面１０の輪郭によって形成されている。
【００４１】
従って、一方では、外表面１０の表面が湾曲エッジ１２によって拡大されることが達成され、更には、案内襞又は案内溝を有するエアチャンネル１４が形成されることが達成される。
【００４２】
図５は、薄板２’’の他の構成例を示す。これらの薄板２’’は（斜めに）切断されたエッジ１６を有し、そのため、拡大された表面を有する外表面１８が得られる。
【００４３】
更に、部分コイル８’’に加えて、２つの更なる部分コイル８’’も断面図で示されている。図５におけるこれらの記載は、結果として得られるエアチャンネル２０ないし２０’の種々の可能性を示すためにのみ使用されることが意図されている。図５の紙面左側に記載されたエアチャンネル２０の場合、エアチャンネル２０の（紙面左右の）両側にある切断（斜断）エッジ（複数）１６は、同じ方向に配向されており、それによって、エアチャンネル２０にそれの形状を与えている。
【００４４】
（図５の紙面）右側に記載されたエアチャンネル２０’では、隣り合う切断エッジ１６及び１５は逆方向に配向されている。これは、外表面１８ないし１８’のサイズには影響を及ぼさないが、エアチャンネル２０’の形状には影響を及ぼす。
【００４５】
図６は、最後に、結合シーム６４において夫々結合された５つのＬ字型薄板６２から組み立てられたコイル６８の一例の一部分を斜視図で示す。更に、図６のコイル６８ないし部分コイル６８は少々拡開された状態で記載されている。この位置（状態）で、この部分コイル６８は絶縁樹脂を含む槽に良好に浸漬されることができる。しかしながら、これは、単に説明のために記載したに過ぎず、有利には、そのような絶縁化浸漬プロセスは、まず以って完全なコイルに対して、即ち更なる薄板６２によって完全に補充された場合に対して、提案される。
【００４６】
図７は、発電機１３０の一例を模式的に側面図で示す。発電機１３０は、ステータ１３２と、それに対して回転可能に軸受支持された電気力学的ロータ１３４を有し、かつ、そのステータ１３２が頚軸（Achszapfen）１３６を介して装置支持体１３８に固定されている。ステータ１３２は、ステータ支持体１４０と複数のステータ薄板積層体１４２を有する。ステータ薄板積層体１４２は、発電機１３０のステータポールを形成し、かつ、ステータリング１４４を介してステータ支持体１４０に固定されている。電気力学的ロータ１３４は、複数のロータポールシュー１４６を有する。ロータポールシュー１４６は、ロータポールを形成し、かつ、ロータ支持体１４８及び軸受１５０を介して回転軸１５２の周りで回転可能に頚軸１３６に軸受支持されている。ステータ薄板積層体１４２とロータポールシュー１４６は（環状の）狭いエアギャップ１５４の分だけ離れている。エアギャップ１５４は、その厚さは数ｍｍ、とりわけ６ｍｍ未満であるが、その直径は数メートル、とりわけ４ｍ超である。ステータ薄板積層体（複数）１４２とロータポールシュー（複数）１４６は夫々１つのリングを形成し、両者合わせてもリング状をなすため、発電機１３０はリングジェネレータを構成する。発電機１３０の電気力学的ロータ１３４は空気力学的ロータのロータハブ１５６と一緒に規定どおりに回転する。なお、ロータ（ないしロータハブ）に複数のロータブレード１５８が連結されていることが概略的に図示されている。
【００４７】
かくして、本発明に応じ、組み立てられた複数の薄板からなるプリフォームドコイルが提案される。このプリフォームドコイルはポールシューコイルと称することも可能である。有利には、そのようなポールシューコイルは、適切な結合技術によって、薄板から切り出される半巻線（複数）又は全巻線（複数）から組み立てられる。即ち、薄板（積層）コイルが形成される。結合技術としては、とりわけ、例えば回転摩擦溶接（Ruehrreibschweissen）のような溶接や半田付けが適切である。なぜなら、不可欠な導電性の結合をこれらによって形成することができるからである。
【００４８】
切断技術としては、例えば、レーザ切断、水流切断及び打ち抜きが考えられる。半巻線（ハーフ巻線）は、切断する場合、Ｌ字型又はこれに可及的に近い形状で薄板から切り出すことができ、従って、切断屑（残余部分）が極めて少ないという利点を有する。
【００４９】
全巻線（フル巻線）を使用する場合は、半巻線の場合と異なり、必要な結合箇所は半分しかないという利点を有する一方で、切断の際に、著しくより多くの切断屑が生じてしまう。
【００５０】
本発明の重要な利点の１つは、ワイヤの巻き回しによって形成されるそのようなコイルと比べてポールシューコイルの改善された冷却を提供することである。これは、とりわけ、提案に係る方策の各巻線において熱が直接的にコイル表面に流れることを可能にする構成によって達成される。エッジ（の上）を介して（回って：hochkant）巻き回し形成されるコイルと異なり、即ち、（金属）薄板（複数）ないし類似の導電性材料（複数）はそれらの面が中心軸の周りに配置されるが、中心軸に対し直角には配置されない場合と異なり、切断式薄板（積層）コイルは任意の二次元的幾何学的形状で製造することができ、従って、曲げ勾配（Biegegradienten）を必要としない。もしそうでない場合、エッジを介して巻き回し形成されるコイルは、熱の流れに関し、ここで提案される方策と同様な利点を有することもできるであろうが（そうではない）。
【００５１】
提案に係るプリフォームドコイルないし薄板（積層）コイル又はポールシューコイル（これらの概念は同義に使用することができる。）のためには、銅が適切であるが、アルミニウムも適切である。アルミニウムは、この場合、上に説明した理由から有利に提案される。
【００５２】
更に、コイルに対し、適切な切削工具によって又は適切な後処理によって、冷却に適する輪郭を与えることが提案される。例えば、互いに上下に位置する巻線によってコイルの外面にギザギザの表面が形成されるよう、コイルの外縁を斜めに切削することができる。そのように拡大された表面によって、冷却媒体（これは通常ポール間の空気である。）への熱の移行部（面積）は大きくなる。同様に、薄板からなる個々の巻線は、例えば、外縁に適切な幾何学的形状を有する冷却フィン又は冷却リブが形成されるような形状にプレス成型されることができる。
【００５３】
かくして、本発明により、とりわけ、コイルのより良好な冷却が達成される。導電性材料内における即ち巻線の薄板内における内部から外部への極めて良好な熱の流れによって、発生した熱は直接的にコイル表面に輸送されることができる。
【００５４】
薄板（複数）から作られたコイルを浸漬することの他に、既に完全に絶縁処理された薄板（複数）を使用することも可能である。この場合、場合によっては、溶接部位において更に絶縁処理を追加的に行う必要があるであろう。
【００５５】
更に、提案に係る方策では、良好な温度（熱）伝導性及び良好な温度（熱）排出性に加えて、従来の巻き回し形成式のコイルと比べて少々より良好な充填率（Fuellfaktor）も得られる。
【００５６】
更に、提案に係る方策は、より大きな又はより高さが大きいコイルヘッド（Wickelkopf）を提供することができるが、ギアレス型風力発電装置の発電機には、通常、当該コイルヘッドのために十分な場所（空間）がある。場合によっては少々より大きく現れる磁気的損失は、１つ又は２つの更なる巻線によって容易に補償することができる。
【００５７】
以下に本発明の可能な態様を付記する。
（態様１）中心軸を規定するポールシューの周りに配設するための、ギアレス型風力発電装置の同期発電機のロータのプリフォームドコイル。
該プリフォームドコイルは、複数の巻線を有し、かつ、複数の薄板から構成されている。
（態様２）上記プリフォームドコイルにおいて、複数の巻線は、ポールシューの軸方向に積層化されている、とりわけ専らポールシューの軸方向に積層化されている。
（態様３）上記プリフォームドコイルにおいて、薄板は、プリフォームドコイルが平坦な表面と比べて拡大された表面を有するよう、とりわけ薄板の斜めに面取りされたエッジにより及び／又は隣り合う薄板の夫々異なる幅により波状又はリブ状に形成された表面を有するよう、形成されている。
（態様４）上記プリフォームドコイルにおいて、夫々１つの巻線又は半巻線は１つの薄板から構成され、これらの薄板が組み立てられてプリフォームドコイルの複数の巻線を形成する。
（態様５）上記プリフォームドコイルにおいて、薄板は、アルミニウム又は銅から製造される。
（態様６）上記プリフォームドコイルは、絶縁のために、絶縁樹脂を含む槽に、とりわけポールシューを伴わずに、浸漬されている。
（態様７）上記プリフォームドコイルにおいて、夫々２つのＬ字型薄板が結合されて１つの巻線を形成し、
該夫々２つのＬ字型薄板は、同一の形状を有し、かつ、結合シームを以って互いに結合されて１つの巻線を形成する。
（態様８）上記プリフォームドコイルを少なくとも１つ有するロータを有する、ギアレス型風力発電装置の同期発電機。
（態様９）上記同期発電機を有する風力発電装置。
（態様１０）上記プリフォームドコイルの製造方法。
該方法は、以下のステップ：
・プリフォームドコイルの１又は複数の巻線を作成するために少なくとも２つの薄板を打ち抜き又は切り抜き形成すること、及び、
・該少なくとも２つの薄板を結合して１又は複数の巻線を、とりわけプリフォームドコイルの完全コイルを形成すること、
を含む。
（態様１１）上記のプリフォームドコイル製造方法において、完全コイルの複数の薄板の結合後、この完全コイルは絶縁樹脂を含む槽に浸漬される。
（態様１２）プリフォームドコイルを備えるポールシューの製造方法。
該方法は、以下のステップ、
・上記のプリフォームドコイルを製造又は提供すること、
・プリフォームドコイルをポールシューに装着すること、及び、
・プリフォームドコイルとポールシューの間の隙間空間を、とりわけプラスチックによって、充填すること
を含む。
（態様１３）上記のポールシュー製造方法において、
・プリフォームドコイルはアルミニウムから製造される、及び／又は、
・プリフォームドコイルは、多少の遊びを以って緩くポールシューに装着できるよう、寸法が定められる。
【国際調査報告】
2018516052.tif 000010
2018516052.tif 000011
2018516052.tif 000012
2018516052.tif 000013
2018516052.tif 000014
2018516052.tif 000015