(57)【要約】【課題】風車発電機を組み立てる改良された方法を提供する。【解決手段】風車の発電機を鉛直方向で組み立てる方法であって、組立中に構成部材２，４，５の回転軸線（Ｒ）が実質的に鉛直になるように発電機の構成部材２，３，４，５を支持するための水平な組立支持体１０，１０′であって、組立支持体１０，１０′は、組立手順の間、発電機の前記構成部材２，３の内部へのアクセスを可能にするように構成されている、水平な組立支持体１０，１０′を提供するステップと、水平な組立支持体（１０，１０′）上にロータ部材（２）を配置するステップと、ロータ部材（２）にステータ部材（３）を配置するステップと、前記ロータ部材（２）に前記ステータ部材（３）を接合するステップとを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車の発電機を鉛直方向で組み立てる方法であって、
組立中に構成部材（２，４，５）の回転軸線（Ｒ）が実質的に鉛直になるように前記発電機の構成部材（２，３，４，５）を支持するための水平な組立支持体（１０，１０′）であって、該組立支持体（１０，１０′）は、組立手順の間、前記発電機の前記構成部材（２，３）の内部へのアクセスを可能にするように構成されている、水平な組立支持体（１０，１０′）を提供するステップと、
該水平な組立支持体（１０，１０′）上にロータ部材（２）を配置するステップと、
該ロータ部材（２）にステータ部材（３）を配置するステップと、
前記ロータ部材（２）に前記ステータ部材（３）を接合するステップとを含むことを特徴とする、風車の発電機を鉛直方向で組み立てる方法。
【請求項２】
前記ロータ部材（２）を軸受（４）に取り付けるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記軸受（４）に楕円化防止リングを取り付けるステップを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ロータ部材（２）に複数の磁石（２２）を装着する前に前記ロータ部材（２）に安定化リング（６）を取り付けるステップを含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ロータ部材（２）に前記ステータ部材（３）を配置するステップの後に、前記磁石（２２）を前記ロータ部材（２）に取り付ける、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ロータ部材（２）に前記ステータ部材（３）を配置するステップは、前記ロータ部材（２）内へ前記ステータ部材（３）を下降させるステップを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記ロータ部材（２）に前記ステータ部材（３）を配置するステップの前に、前記水平な組立支持体（１０，１０′）に前記ロータ部材（２）を固定するステップを含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
風車の発電機の鉛直方向での組立において使用するための組立配列（１，１′）であって、該組立配列（１，１′）は、組立中に構成部材（２，４，５）の回転軸線（Ｒ）が実質的に鉛直になるように前記発電機の構成部材（２，３，４，５）を支持するための水平な組立支持体（１０）を備え、該組立支持体（１０）は、組立手順の間、前記発電機の前記構成部材（２，３）の内部へのアクセスを可能にするように構成されていることを特徴とする、風車の発電機の鉛直方向での組立において使用するための組立配列（１，１′）。
【請求項９】
前記組立配列（１）は、組立テーブル（１）と、実質的に鉛直な複数の支持コラム（１１）とを有し、前記水平な組立支持体（１０）は、前記組立テーブル（１）の実質的に水平な上面（１０）を有する、請求項８記載の組立配列。
【請求項１０】
前記組立テーブル（１）は、前記ロータ部材（２）の開口に従って成形されたアクセス開口（１２）を有する、請求項８または９記載の組立配列。
【請求項１１】
前記ロータ部材（２）の下側へのアクセスを提供するために前記組立支持体（１０）に取り付けられた、複数のスペーサブロック（１３，１３′）、好適には少なくとも３つのスペーサブロック（１３，１３′）を備える、請求項８から１０までのいずれか１項記載の組立配列。
【請求項１２】
前記スペーサブロック（１３）は、前記ロータ部材（２）を前記組立支持体（１０）に締め付けるための締付け手段（１５）を収容するための貫通孔（１３０）を有する、請求項１１記載の組立配列。
【請求項１３】
アクセス開口（１２）の直径は、少なくとも０．５ｍであり、および／またはスペーサブロック（１３，１３′）の高さは、少なくとも１０ｃｍ、好適には少なくとも５０ｃｍである、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の組立配列。
【請求項１４】
前記組立支持体（１０）の高さを調節するための高さ調節手段（１４）を備える、請求項８から１３までのいずれか１項記載の組立配列。
【請求項１５】
風車の発電機の組立における、請求項９から１４までのいずれか１項記載の組立配列（１，１′）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車の発電機を組み立てる方法、および風車の発電機の鉛直方向の組立において使用するための組立配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車の発電機は、極めて大きく、したがって極めて重くなり得る。例えば、水平軸３．０メガワット定格風車用の直接駆動発電機は、５０〜８０トン以上のオーダの重さになり得る。このような発電機の組立は、まず磁石を備えたロータ構造体を組み立て、巻線を備えたステータ構造体を組み立てることを含むことができる。次いで、これらは組み合わされるもしくは"結合"されなければならず、例えば外側ロータ機械の場合にロータがステータの周りを自由に動くことができるように軸受が取り付けられる。このような組合せは、通常、ロータの回転軸線が水平になるようにロータハウジングを支持し、次いで、水平に保持されたステータをロータ内部キャビティに挿入することによって行われる。回転軸線は組合せの間を通じて水平であるので、この手順は一般的に"水平結合"と称される。ロータ、ステータおよび軸受が全て互いに正確に位置決めされかつ全体の組立が確実であることを保証するため、結合の間、様々な決定的なステップがなされなければならない。例えば発電機の磁界配列、通常はロータ、に永久磁石を装着するために、磁石装着ステップも行われなければならない。永久磁石を使用する場合、強力な磁界により、発電機の様々な構成部材および既に装着された他の磁石に極めて大きな力が作用する。磁力およびロータハウジングの重量は、磁石装着手順の間、ロータハウジングをゆがめるように作用する恐れがある。しかしながら、組立中に磁界巻線と磁石との間に通常はわずか数ミリメートルのすき間が維持されることが最も重要である。公知の組立技術は、結合中にロータとステータとの間の所定の最小／最大距離からのあらゆる逸脱を回避するために、スペーサ、液圧式またはその他の位置および向き調節アクチュエータおよびセンサの使用を含む。このような技術は、ロータおよび／またはステータの通過を案内するためのレールのような機械的な案内手段の使用も含む。
【０００３】
直径が数メートルの円筒形の中空のロータのような大型の構造物に関連した別の課題は、剛性の固有の欠如、およびその結果としての変形である。ロータ自体の重量は、著しい変形を生じる恐れがある。結合手順の間のこのような変形を回避するために、支持リングのような支持構造物を、ロータ構造物の円形の周縁部を維持するために、ロータ構造物の周囲に一時的に取り付けることができる。このような支持リングは、メンテナンス、保守および貯蔵を必要とするので、全体的な建設コストを増大させる。さらに、このような部材は、故障し、結合中のロータとステータとの間の偶発的な接触を生じるおそれがある。ロータの変形は、境界面における誤ったずれにより、ロータ、軸受およびステータのような結合部材の間の不整列を生じる恐れがある。別の問題は、ステータ、ロータおよび軸受を相互結合するために、ステータ、ロータおよび軸受に設けられた合致する穴にボルトを取り付けることにある。なぜならば、必然的に極めて小さな間隙を有する合致する穴が、ボルトを通過させるために極めて高い精度で整列させられなければならないからである。このような鉛直方向での結合における別の問題は、このような重い構成部材のセンタリングである。鉛直方向での結合における別の課題は、ステータおよびロータを組み合わせる際に、ロータおよびステータのそれぞれのために、大きくかつ極めて剛性の取扱いおよび支持構造体が必要とされることである。これらの支持構造体は、大きくかつ重いが、ミリメートル範囲で極めて正確に調節されなければならず、これらは、さらなる大きなコスト要因を提供する。これらの理由から、大型発電機を組み立てる公知の方法は、極めて時間がかかり、コストがかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、前記問題を回避する、風車発電機を組み立てる改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は、請求項１に係る風車の発電機を組み立てる方法、および請求項８に係る組立配列によって達成される。
【０００６】
本発明によれば、風車の発電機を組み立てる方法は、組立中に構成部材の回転軸線が実質的に鉛直になるように発電機の構成部材を支持するための水平組立支持体を提供するステップと、ロータ部材を水平組立支持体に配置するステップと、ロータ部材にステータ部材を配置するステップと、ロータ部材にステータ部材を接合するステップとを含む。
【０００７】
本発明による方法の利点は、ステータ部材へのロータ部材の組立もしくは接合が著しく単純化されるということである。鉛直に支持されたロータハウジングの自重は、本発明による発電機組立プロセスにおいては問題ではないので、ロータアセンブリの総重量を好適には低く保つことができるように、より薄いロータハウジングを製造することができる。さらに、従来の水平結合方法においてロータハウジングを安定させるために採らなければならなかった付加的なステップ、例えばロータの周囲における支持リングの使用は、ロータおよびステータの組み合わせもしくは"結合"の間、もはや必要とされない。これは、風車、および多くのこのような風車を含むウインドパークの全体的な構成における著しい節約につながることができる。別の利点は、上記のように、従来の"水平結合"手順においてロータとステータとを組み合わせるために必要とされる大きな持上げおよび操縦装置を、その軸線が鉛直の向きで発電機構成部材を搬送するための比較的単純でかつ経済的なクレーンと置き換えることができる。このようなクレーンは、著しくより安価な選択肢を提供し、少なくとも信頼できかつ正確であることができる。
【０００８】
本発明によれば、風車の発電機の組立において使用するための組立配列は、組立の間、構成部材の回転軸線が実質的に鉛直になるように発電機の構成部材を支持するための水平組立支持体を含み、組立支持体は、組立手順の間、発電機構成部材の内部へのアクセスを可能にように構成されている。
【０００９】
本発明による組立配列の利点は、比較的低いコストで極めて正確な組立プロセスを達成することができるということである。本発明による組立配列により、重力はもはや対処すべき必要がある不都合な力ではなく、むしろ今や味方である。ロータハウジングなどの重い部材はもはや自重によってゆがめられない。その代わりに、その重量は今や利点である。なぜならば、重量は、重い部材を組立支持体における所定の位置に保持するために働くからである。さらに、組立支持体は組立手順の間、部材の内部へのアクセスを可能にするので、発電機構成部材が便利には組立支持体に配置されながら多くの組立ステップを行うことができる。本発明による組立配列の別の利点は、ロータ部材およびステータ部材を水平に支持することができるように必然的に大きくかつかさばる同等の水平組立装置よりも、少ない据付面積を必要とすることである。この態様の重要性は、多くの発電機の組立のためにより一層意味のあるものなる。なぜならば、慣用の"水平結合"組立ステーションよりも、それぞれが本発明による組立配列を含む複数の組立ステーションのために、著しくより小さな据付面積が必要とされるからである。
【００１０】
本発明は、風車の発電機の組立における、本発明による組立配列の使用にも関する。
【００１１】
以下の説明に示されるように、発明の特に有利な実施の形態および特徴は従属請求項によって提供される。異なる請求項カテゴリの特徴は、ここで説明されていない別の実施の形態を提供するように、適宜に組み合わされてよい。
【００１２】
以下では、発電機は、外側ロータを備えた直接駆動発電機、すなわちステータがロータの内部に配置されていると仮定されてよい。このような直接駆動発電機において、永久磁石は一般的にロータの内部に配置されており、ロータが発電機の磁界として作用する。同様に、巻線は一般的に定置のステータの外面の周囲に配置されており、定置のステータは、したがって、発電機の電機子として作用する。以下では、発明をいかなる形式にも限定することなく、発電機が、ロータの内部に配置された永久磁石を備える直接駆動発電機であると仮定される。さらに、以下では、"ロータ部材"および"ステータ部材"という用語は、部分的にまたは完全に組み立てられたロータおよびステータをそれぞれ意味すると理解されるべきである。例えば、ロータ部材は、主軸受のような別の構成部材に既に取り付けられたロータハウジングを含むことができる。ステータ部材は、周囲に巻線が既に取り付けられた主軸などを含むことができる。
【００１３】
ロータがステータの周囲を滑らかに走行することを保証するために、発明の好適な実施の形態において、発電機の組立は、ロータ部材を軸受に取り付けるステップを含む。このステップは、ロータ部材が水平組立支持体へ下降させられる前に行うことができる。軸受は、レースに配置された複数のころを備えたころ軸受；滑り軸受などのあらゆる適切な軸受配列を含むことができる。
【００１４】
風車の運転中、すなわち発電機の回転軸線が多かれ少なかれ水平である場合、円形の発電機構成部材に作用する重力は、これらの構成部材をゆがめる恐れがある。したがって、発明の別の好適な実施の形態において、組立方法は、軸受および／またはロータ部材に楕円化防止リングを取り付けるステップをも含む。このような楕円化防止リングは、軸受などの円形の構成部材が重力の鉛直方向引っ張りによってゆがめられる傾向に反作用し、これらの構成部材が円形の形状から逸脱することを防止するために働く。つまり、楕円化防止リングは、好適には、軸受における摩耗を減じ、軸受の寿命を延ばす。
【００１５】
その他の形式の発電機とは対照的に、直接駆動発電機は概して、整流用のスリップリングを使用しない。その結果、シャフト電圧が蓄積することができ、電流路は軸受を通って大地へ排出される。これは、最終的に、軸受の擦過およびコストのかかる修理につながる。したがって、発明の別の好適な実施の形態において、組立方法は、ロータ部材に接地配列を取り付けるステップも含む。例えば、ロータおよび／またはステータから軸受を電気的に絶縁するために、ガラスエポキシラミネートなどの適切な材料から形成された絶縁リングが一般的に軸受および／またはロータハウジングに取り付けられる。
【００１６】
ステータおよびロータを組み合わせるためには、既に複数のステータ巻線が予め取り付けられていてよいステータ部材を、待機しているロータ部材内へ単に導入することができる。直接駆動発電機の場合、軸受は一般的にロータハウジングのハブ側に向かって配置されているのに対して、ブレーキディスクは一般的にロータハウジングの反対側に配置されている。したがって、本発明による方法の好適な実施の形態において、ステータ部材は、ロータ部材の"ブレーキ側"開口を通って、"ハブ側"の方向に挿入される。例えば、軸受が水平組立支持体に直接に載置されるようにロータ部材が水平組立支持体上に配置されるならば、ステータ部材を、ロータ部材の"ブレーキ側"における開口を通って単に下降させることができる。これは、ステータ部材をクレーンによって懸吊し、ステータ部材を開口上で操縦し、ステータ部材が軸受に載置されるまでこのステータ部材をロータ部材内へ下降させることによって行うことができる。その後、ステータを軸受に結合することができる。（ナセルから発電機を通ってハブ内への通路を後で提供するために）ステータ軸は中空であり、かつロータ部材は水平組立支持体に配置されているので、作業員は、ステータ部材を軸受に結合するためのあらゆる締付け手段へ便利にアクセスすることができる。
【００１７】
ステータ部材をロータ部材内へ挿入しながら、巻線が損傷されないことを保証することが重要であり、ロータハウジングのいかなる内面も損傷されるべきではない。したがって、発明の別の好適な実施の形態において、ロータ部材にステータ部材を配置するステップは、ロータ部材とステータ部材との間の所望の距離の維持を保証するための複数のスペーサを提供するステップを含む。このようなスペーサは、ロータハウジングに一時的に配置されかつステータ部材がロータ部材内に適切に位置決めされると再び取り外される保護エレメントを含むことができる。
【００１８】
導入部に言及したように、発電機に磁石を装着するプロセスは、通常、全ての磁石が装着されるまで大きな不均衡な力に関連させられる。全ての磁石が装着された段階では、力は互いに有効に平衡する。装着プロセス中のロータハウジングの望ましくないゆがみを防止するために、本発明による組立方法は、好適には、ロータ部材に複数の磁石を装着する前に、ロータ部材に安定化リングを取り付けるステップも含む。この安定化リングを、磁石装着ステップ中だけに使用されるように、ロータ部材の周囲に一時的に取り付けることができる。その後、安定化リングは、再び取り外され、別の発電機の組立において使用されてよい。
【００１９】
磁石は、ステータ部材が挿入される前にロータ部材に取り付けることができる。しかしながら、永久磁石によって発生される磁力は、ステータ部材が挿入される前にロータ部材の近くにおいてまたはロータ部材の内部において行われる必要がある他の組立ステップの危険性を増大させる。さらに、磁石が既に装着されていると、ステータ部材を挿入するステップはより困難になる恐れがある。なぜならば、磁石と巻線との間の極めて狭い間隙が、挿入ステップ中に巻線が損傷されないことを保証することを困難にするからである。したがって、本発明による方法の特に好適な実施の形態においては、ステータ部材をロータ部材に配置するステップの後、磁石がロータ部材に取り付けられる。磁石装着手順は、磁石を鉛直にロータ部材内へ降下させ、磁石をロータハウジングの内面に固定することによって行うことができる。好適には、ロータハウジングは、磁石を嵌め込むことができる保持溝を有し、かつステータ巻線の方向でのあらゆる横方向運動を防止するように製造されている。磁石装着手順は、好適には、異なる極性の磁石（"Ｎ"極の磁石および"Ｓ"極の磁石）の均一なまたは平衡した装着を保証するように制御された順序で行われる。
【００２０】
水平組立支持体は、あらゆる適切な形式で構成することができる。１つの構成において、水平組立支持体は、ロータ部材またはステータ部材の開口と一致するように構成された、一人以上の作業員を収容するのに十分な大きさの開口もしくはピットを備えた、床の高さにおける水平領域を有する。しかしながら、このような構成は、大きな構成努力を必要とし、床高さの下方のピットは、安全上の問題を生じることがある。したがって、発明の特に好適な実施の形態において、組立配列は、持ち上げられた水平組立支持体を有する。ここで、"持ち上げられた"という用語は、テーブルの形式において、床高さの上方のある適切な高さに持ち上げられていることを意味すると理解されるべきである。例えば、水平組立支持体は、それぞれが水平支持面を備える複数の支持セクションを有することができ、これらの支持セクションを、それぞれの水平支持面をロータの一部の下方に配置することができるように相対的に配置することができる。１つの実施の形態において、ロータの重量が均等に支持されるように、３つまたは４つのこのような支持セクションを互いに対して１２０°または９０°で配置することができる。このような配列に配置されたときに作業員が、組立支持体に載置されたロータまたはステータの内部にアクセスすることができるように、支持セクションを成形することができる。しかしながら、ロータをこのような複合的な組立支持体に載置する前に、上面はまず正確に整列させられなければならず、このような整列プロセスは時間がかかり、不正確になりやすい。したがって、発明の特に好適な実施の形態において、組立支持体は、実質的に水平な１つの上面を備えた組立テーブルを含む。したがって、組立テーブルの上面は、実質的に一体の面である。発明の別の好適な実施の形態において、組立テーブルは、ロータ部材の開口に従って成形されたアクセス開口を有する。例えば、組立テーブルは、ステータ／ロータ部材の関連領域への快適なアクセスを提供するのに十分な大きさの円形の開口を有することができる。
【００２１】
組立テーブルは、慣用のテーブルの形式で、すなわち３つ、４つまたはそれ以上の支持脚を備えて構成することができる。組立テーブル全体を、適切な耐力材料、たとえば鋼から形成することができる。上記のように、組立テーブルの上面は好適には水平である。なぜならば、ロータとステータとの整列は極めて正確でなければならないからであり、水平基準面が有利である。したがって、発明の特に好適な実施の形態において、組立テーブルは、上面の高さを調節するための高さ調節手段を有する。たとえば、テーブル脚部のうちの１つ以上は、高さ調節可能なセクションを有することができる。これらの高さ調節可能なセクションは、所望の水平な上面が得られるまで、互いに独立して伸長または収縮させることができる。高さ調節は、組立テーブルへロータ部材を降下させる前におよび／または組立テーブルへロータ部材を降下させた後に行うことができる。
【００２２】
発電機の組立中、ロータの"下面"における領域、すなわち組立テーブルに載置される面にアクセスする必要がある。したがって、発明の好適な実施の形態において、ロータ部材の下側へのアクセスを提供するために、組立支持体は、組立支持体に取り付けられた複数のスペーサブロック、好適には少なくとも３つのスペーサブロックを有する。スペーサブロックは好適には組立テーブルに固定して配置されており、ロータ部材自体もスペーサブロックに固定して配置することができる。このようなスペーサブロックは、複数のその他の重要な目的を果たすことができる。たとえば、最初に楕円化防止リングとロータハウジングとの間にスペースを提供しながら、スペーサブロックの下側のセットは楕円化防止リングを支持することができる。したがって、発明の好適な実施の形態において、複数のスペーサブロックは、ロータ部材を支持するための主スペーサブロックのセットと、楕円化防止リングなどの別の部材を支持するための補助的なスペーサブロックのセットとを含む。さらに、スペーサブロックは、軸受を"ならし運転"することができるように、ロータ部材に対する軸受の内側リングの回転を可能にするように構成することができる。このような軸受内側リングは、発電機の通常運転中は定置である。このような軸受"ならし運転"プロセスの第１のステップにおいて、ステータ部材は軸受に緩くボルト締結される。次いで、軸受およびステータ部材は、ロータ部材に対して複数回一緒に回転させられる。その後、あらゆる結合ボルトを半分のトルクに締め付けることができる。次のステップにおいて、ステータ部材および軸受は再び一緒に複数回回転させられる。最後に、ボルトは完全なトルクまで締め付けられる。この軸受ならし運転プロセスは、軸受が、不均一なひずみおよび応力を受けず、好適にはその寿命を延長させることを保証する。このようなならし運転プロセスは、慣用の水平な組み合わせ手順の間に行うことが、不可能でないとしても、困難である。
【００２３】
アクセス開口のサイズおよび／またはスペーサブロックの高さは、好適には、組み立てられる発電機の寸法に適合するように選択される。たとえば、３．０メガワット風車の発電機は、約２ｍ以上の直径を有することができる。したがって、ロータ内部の直径は約２ｍであることができるのに対し、ステータの内径は約１．５ｍであることができる。したがって、発明の特に好適な実施の形態において、組立テーブルにおけるアクセス開口の直径は、少なくとも０．５ｍである。スペーサブロックの高さも、下側ロータ面において作業する際に使用される工具の種類を考慮して選択されてよい。たとえば、スペーサブロックの高さは、少なくとも１０ｃｍ、より好適には少なくとも５０ｃｍであってよく、あらゆる場合に、高さは、好適には、支持構造体の安定性を妥協することなく快適な工具アクセスを可能にするように選択される。
【００２４】
本発明による方法の別の好適な実施の形態において、水平組立支持体にロータ部材を締め付けるステップは、ロータ部材にステータ部材を配置するステップの前に行われる。このように、ロータは組立支持体に既に固定して取り付けられており、したがって、ロータの位置は既に決定されている。したがって、正確な整列状態でステータをロータ内へ降下させることができるように、ロータに対するステータの位置を正確に決定することができる。ロータは、あらゆる適切な締付け手段、たとえば組立支持体を通ってロータの対応するねじ山付ブシュ内へ延びる鉛直のボルトもしくはねじ山付ロッドを用いて、水平組立支持体に固定することができる。このようなねじ山付ロッドは、組立テーブルにおける対応する開口を通ってロータのブシュ内へ通過することができる。しかしながら、発明の好適な実施の形態において、スペーサブロックが用いられる場合、スペーサブロックは、好適には、組立テーブルにロータ部材を固定するためにこのようなねじ山付ロッドを収容するための１つ以上の貫通孔を有する。このように、付加的な安定性を得ることができる。このようなねじ山付ロッドは、ロータ部材および／または軸受を組立テーブルへ降下させ、これらの構成部材をセンタリングする際に、視覚的および物理的なガイドとしても働くことができる。さらに、ねじ山付ロッドは、ロータ部材および／または軸受が所定の位置または向きになり、これにより軸受へのステータ部材の後の取付けを容易にすることを保証する。ねじ山付ボルトに代えて、やはり軸受の穴に嵌合するように構成された単純な直立ピンが、案内手段として働くためにおよび／または軸受およびロータをセンタリングするために働いてもよい。
【００２５】
本発明のその他の目的および特徴は、添付の図面に関連して考慮された以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、図面は、例示の目的のためにのみ設計されており、発明の範囲の規定として設計されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の水平組立プロセスの間の発電機の構成部材を示す図である。
【図２】本発明による組立配列の第１の実施の形態の側面図である。
【図３】図２の組立配列の平面図である。
【図４】本発明による鉛直方向組立方法の第１の段階における、図２及び図３の組立配列によって支持されたロータ部材を示す図である。
【図５】本発明による鉛直方向組立方法における別のステップを示す図である。
【図６】本発明による鉛直方向組立方法における別のステップを示す図である。
【図７】本発明による組立配列の第２の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明による組立配列の第３の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面において、同じ番号は、全図を通じて同じ対象物を指す。図面における対象物は必ずしも実寸で示されていない。
【００２８】
図１は、従来の水平組立プロセス中の直接駆動永久磁石発電機１００の構成部材を示す。ここでは、外側ロータ１０１は、外側ロータの回転軸線Ｒが実質的に水平であるように、すなわち地面に対して平行であるように、複数の保持手段もしくは支持構造体（図示せず）によって支持されている。通常、ロータ１０１および主軸受は、ロータ１０１の本体が直立支持体から水平に突出するように、直立支持体に取り付けられる。ロータ１０１は、ロータの内面に多数の永久磁石１０２を保持するように構成されている。主軸１０５に取り付けられた巻線１０４を備えたステータ１０３は、ロータに挿入されなければならない。この"水平結合"の間、ロータに予め磁石が装着されているか、装着されていないかにかかわらず、巻線がロータの内面と接触しないことが特に重要である。（保護ラッピングに収容された剛性の鋼棒材から概して形成された）巻線または（磁石を保持するために正確に機械加工された溝を概して有する）ロータの内面に対する損傷は、極めてコストのかかる修理を生じ、したがって、このような損傷を回避することに多くの努力が投資されている。たとえば、ロータを保持する支持構造体は、ステータがロータに挿入される際に、ステータを保持する支持構造体に対して正確に適合させられなければならない。さらに、あらゆる決定的な状況を検出するために、センサが提供されてよい。極めて狭い間隙ｇAは、水平結合を特に危険にする。ロータ１０１のさもなければ円形の形状をゆがめるように重力ＦGが作用するので、このプロセスはロータ１０１の重量によってより一層複雑にされる。このゆがみＤは、誇張された形式で、点線で図示されている。このようなゆがみは、き裂をロータに発生させるか、または特に発電機の運転中にロータが回転しているときに不都合な効果を有する恐れがある永久変形を生じる。このような損傷を回避するために過剰な配慮がなされなければならないので、公知の水平結合技術は、必然的に遅く、労力が大きく、したがって極めてコストも高い。
【００２９】
図２は、本発明による組立配列１の第１の実施の形態の側面図を示している。図３は、同じ実施の形態の平面図を示している。ここでは、組立配列１は、実質的に水平な平らな上面１０と、複数の支持ピラー１１もしくはコラム１１とを備えた、組立テーブル１を有する。ここでは一点鎖線で示されたロータ部材２の内部キャビティ、およびステータ部材（図示せず）への作業員のアクセスを可能にするように十分な大きさの開口１２が上面１０に形成されている。開口１２の周囲にはスペーサブロック１３，１３′が配置されている。主スペーサブロック１３は、ロータ部材およびステータ部材の重量を支持することができ、これにより、これらの発電機構成部材の重量が均等に分配される。１つ以上の主スペーサブロック１３は、ロータ部材２を組立テーブル１にボルト締結するための締付け具を収容するように形成された貫通孔１３０を有することができる。主スペーサブロック１３は、組み合わせ手順の間に軸受が自由および可動なままであることを保証するために働く。補助スペーサブロック１３′は、ロータまたは軸受に接触せずに楕円化防止リングを最初に収容するために使用される。これらの補助スペーサブロック１３′は、たとえばこのような楕円化防止リングが開口１２の直径よりも小さな直径を有するならば、開口１２の上方の空間内へ延びることができる。分かりやすくするために、脚部１１またはコラム１１は"テーブル"の角に示されているが、これらは、好ましい荷重分配のためにスペーサブロック１３の下方に等しく配置することもできる。
【００３０】
図４は、鉛直結合手順の第１の段階においてロータ部材２を支持するために使用されている図２および図３の組立テーブルを示す。ここでは、ロータ部材２は、組立テーブル１のスペーサブロック１３上へ降下させられている。このステップの前に、上面１０の水平レベルがチェックされている。ロータ部材２は、円錐形の前板５に取り付けられたロータハウジング２０と、"下"側における主軸受４とを有する。この"下"側は、後に、風車における運転中に水平位置を占めたときに、ロータのハブ側となる。ロータ部材２の構成部材は、分かりやすくするために極めて単純化されて示されている。ロータハウジング２０は、永久磁石を保持するための溝２１を形成するように既に機械加工されている。分かりやすくするために、ここでは幾つかのこのような溝２１のみが示されている。ここでは点線によって示されたクレーンおよびチェーン７などの適切な持上げ装置によって、ロータ部材アセンブリ２の全体はスペーサ１３上に降下させられる。組立テーブル１上に配置されると、ロータ部材２は、ロータ部材の回転軸線Ｒが鉛直になるように位置決めされる。この位置において、ロータ部材２は、あらゆる自重によるゆがみから有効に保護されている。このステップの前に、ロータ部材が楕円化防止リング上に直接に降下させられるように、楕円化防止リング（図示せず）が組立テーブル１における補助スペーサブロック上の所定位置に配置されてよい。楕円化防止リングは後に、たとえばステータが軸受に取り付けられた後および軸受ならし運転手順が行われた後に、軸受４に取り付けられる。したがって、楕円化防止リングは、はじめに、主スペーサブロック１３よりも低いレベルにおいて、他の補助スペーサブロック上に配置することができ、これにより、楕円化防止リングを、後の段階における軸受への結合の準備がなされた状態で配置することができる。楕円化防止リングに結合される軸受４の部分は、楕円化防止リングに載置されるように、主スペーサブロック１３の上面よりも低いレベルまで延びているが、これは、分かりやすくするためにここには示されていない。なぜならば、図面は故意に単純に保たれているからである。
【００３１】
作業員８は、テーブルにおける開口１２、およびロータ部材２、楕円化リング、主軸受４、前板５などにおける円形の開口のような対応する開口２２を通って、ロータ部材２のあらゆる内部領域へ快適にアクセスすることができる。付加的な安全予防策として、スペーサブロック１３を通過させられかつロータ部材２のブシュに螺入されるねじ山付ロッド１５によって、ロータ部材２を組立テーブル１に固定することができる。上述のように、ロータ部材２および／または軸受４を組立テーブル１上へ降下させかつこれらの構成部材２，４をセンタリングさせる際の視覚的および物理的ガイドとしても、ねじ山付ロッド１５は働く。さらに、ねじ山付ロッド１５は、ロータ部材２および／または軸受４が所定の位置または向きになることを保証し、これにより、後の軸受へのステータ部材の取付けを容易にする。ねじ山付ボルトの代わりに、やはり軸受４の穴に嵌合するように構成された単純なピンが、案内手段として作用するように働いてもよい。
【００３２】
図５は、鉛直方向結合組立における別のステップを示す。ここで、ステータ部材３がロータ部材２内へ下降させられている。ステータ部材３における特定の位置に案内ブロック１６が予め固定されており、この案内ブロック１６は、ステータ部材３をロータ部材２に対する正確な位置に案内するために使用される。案内ブロック１６は、ロータ部材２における対応するマークと整列すべきマークを有することができる。さらに、案内ブロック１６は、正確なサイズに機械加工されており、維持されるべき特定の間隙を示すために、ステータ部材３の下面の下方に所定の距離だけ延びている。ステータ部材３は、主軸３０に取り付けられた巻線３２と、後にハブとナセルとの間の通路として働く内側軸３１とを有する。主軸３０と内側軸３１との間の間隙は、冷却配列を収容することができる。重力は、ロータハウジング２０の円形をゆがめるように作用することができず、ステータ部材２は単にクレーンによって所定位置へ下降させられるので、ステータ部材３が所定位置に下降させられるときに巻線もロータハウジング２０の内面も損傷されないことを保証することが比較的容易である。"鉛直結合"の間ずっと、所定の最小間隙ｇminを常に維持することができる。たとえばロータ部材２およびステータ部材３の案内ブロック１６における特定のマークを整列させることによってロータ部材２及びステータ部材３の相対位置が正しいことを最初に保証することにより、ステータ部材３を、主軸受４に対する割り当てられた位置に正確に整列させることができ、次いで、開口１２，２２に立っている作業員によってステータ部材３を主軸受４に固定することができる。ステータ部材３が軸受４における所定位置へ下降させられると、これらを互いに仮結合することができ、軸受ならし運転手順を行うことができる。その後、軸受４へのステータ部材３の結合が完了される。
【００３３】
図６は、鉛直結合組立における別のステップを示す。ここでは、磁石はロータハウジング２０の溝２１へ装着されている。装着プロセス中の安定性のために、ロータハウジング２０の"上"側、すなわちブレーキ側に安定化リング６が取り付けられている。磁石を便利には上方から所定位置へ下降させることができる。このために、作業員が便利にはロータ部材２のより高いレベルに立つことができるように、組立時に発電機の周囲にプラットフォーム（図示せず）を設置することができる。重力は問題とならないので、通常はわずか数ミリメートルのオーダである所要の空隙ｇAを維持しながら磁石を溝２１内へ下降させることができる。
【００３４】
磁石装着ステップの後、組み立てられた発電機が支持面に載置されたまま、別の組立ステップを行うことができる。たとえば、ブレーキディスクをロータハウジングの上側に取り付けることができ、また、様々な試験ステップを行うことができる。最後に、ロータ部材２を組立テーブル１に固定するために使用されるあらゆるねじ山付ロッドを取り外すことができ、次いで、組み立てられた発電機を組立テーブルから持ち上げることができる。
【００３５】
図７は、前の図２〜図６の組立テーブル１の別の詳細を示す。ここでは、テーブル１の上面の高さを必要に応じて調節することができる。これは、支持コラム１１とテーブルトップ１０との間に配置された高さ調節手段１４によって可能にされている。たとえば、液圧式高さ調節手段１４は、矢印によって示したように、鉛直方向の運動を可能にするためのアクチュエータとしての液圧式シリンダを有することができ、これにより、コラム１１の全体高さを必要に応じて僅かに延伸または収縮させることができる。高さ調節手段１４のうちの１つ以上を制御するために、液圧式ポンプ１４０を使用することができる。高さ調節手段１４を、たとえば水平状態からのあらゆるずれを決定するための水準器のような、視覚的高さ指示器を使用して、手動で制御することができる。択一的に、高さ調節手段１４を自動で制御することができる。たとえば、支持部１０上にまたは支持部１０の下方に配置された高さ検出手段１４１は、水平状態からのあらゆるずれを検出するために使用することができ、かつ高さ調節手段１４の制御装置へ適切な信号を送信することができる。
【００３６】
図８は、本発明による組立配列１′の代替的な実施の形態の平面図を示す。ここで、組立配列１′は、３部分構成を有し、３つの適合した支持セグメント１０′を備える。セグメント１０′は、セグメント１０′が互いに接触して配置されたときに開口１２が残るように形成されている。セグメント１０′は、複数の支持コラム１１もしくは柱１１の上に載置することができる。ロータがスペーサブロックに載置されたときに好ましい荷重伝達を達成することができるように、あらゆるスペーサブロックをこれらのコラム１１の上方に配置することができる。ここで示された組立配列１′および開口１２の円形は例示的でしかなく、その他の形状が可能である。また、所望の組立支持を得るために、あらゆる形状およびあらゆる数の支持セグメント１０′を使用することができる。
【００３７】
本発明は、好適な実施の形態およびその変化態様として開示されているが、発明の範囲から逸脱することなく、多くの付加的な修正および変更をそれらに行うことができることが理解されるであろう。たとえば、組立構造および／または組立方法は、内部ロータとの発電機の組立に適したようにおよび／または電機子が回転する間磁界が定置である発電機に適したように適応させることができる。基本的に、鉛直組立の方法は、重力のゆがめ効果が回避される必要があるあらゆる組立に適している。
【００３８】
分かりやすくするために、本願全体における"ａ"または"ａｎ"の使用は複数を排除せず、また、"含んでいる"はその他のステップまたは要素を排除しないことが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１  組立テーブル、  ２  ロータ部材、  ３  ステータ部材、  ４  軸受、  ５  前板、  １０  上面、  １０′  セグメント、  １１  脚部、支持ピラーもしくはコラム、  １２  開口、  １３，１３′  スペーサブロック、  １４  高さ調節手段、  １４１  高さ検出手段、  １５  ねじ山付ロッド、  １６  案内ブロック、  ２０  ロータハウジング、  ２１  溝、  ３０  主軸、  ３１  内側軸、  ３２  巻線、  １００  直接駆動永久磁石発電機、  １０１  外側ロータ、  １０２  永久磁石、  １０３  ステータ、  １０４  巻線、  １０５  主軸、  Ｒ  回転軸線、  ｇA  間隙、  ＦG  重力、  １３０  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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