(57)【要約】【課題】風力発電装置発電機用の改善された冷却コンセプトを提案することである。【解決手段】風力発電装置、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機のステータ（１０）のためのステータ支持体（１）であって、第１の支持体薄板（３）と、第２の支持体薄板（５）と、半径方向で外側に向かって開放され、前記２つの支持体薄板（３，５）の間に形成された中空空間（７）と、前記２つの支持体薄板（３，５）の間に配置されており、前記中空空間（７）を第１の中空セクション（７ａ）と第２の中空セクション（７ｂ）とに分割する分離薄板（９）と、前記第１の支持体薄板（３）から前記第２の中空セクション（７ｂ）に直接入り込むように伸長している複数の第１の通流チャネル（１１）と、前記第２の支持体薄板（５）から前記第１の中空セクション（７ａ）に直接入り込むように伸長している複数の第１の通流チャネル（１３）と、を有するステータ支持体。【選択図】図２
2020502985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機のステータ（１０）のためのステータ支持体（１）であって、
第１の支持体薄板（３）と、
第２の支持体薄板（５）と、
半径方向で外側に向かって開放され、前記２つの支持体薄板（３，５）の間に形成された中空空間（７）と、
前記２つの支持体薄板（３，５）の間に配置されており、前記中空空間（７）を第１の中空セクション（７ａ）と第２の中空セクション（７ｂ）とに分割する分離薄板（９）と、
前記第１の支持体薄板（３）から前記第２の中空セクション（７ｂ）に直接入り込むように伸長している複数の第１の通流チャネル（１１）と、
前記第２の支持体薄板（５）から前記第１の中空セクション（７ａ）に直接入り込むように伸長している複数の第２の通流チャネル（１３）と、
を有するステータ支持体。
【請求項２】
前記通流チャネル（１１，１３）は、それぞれ前記支持体薄板（３）の周囲にわたって均等に分散して配置されている、請求項１に記載のステータ支持体（１）。
【請求項３】
前記第１の通流チャネル（１１）は、第２の通流チャネル（１３）に対して、前記支持体薄板（３）の周方向にずらして配置されている、請求項１または２に記載のステータ支持体（１）。
【請求項４】
前記第１と第２の通流チャネル（１１，１３）は、同じ部分円直径上に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ支持体（１）。
【請求項５】
前記第１と第２の通流チャネル（１１，１３）は、それぞれ同じ開口断面積を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のステータ支持体（１）。
【請求項６】
前記第１と第２の通流チャネル（１１，１３）は、前記ステータ支持体（１）の長手軸に対して平行に配向されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のステータ支持体（１）。
【請求項７】
前記分離薄板（９）は、複数の支持ストラット（１５）によって前記第１と第２の支持体薄板（３）に対して支持されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のステータ支持体（１）。
【請求項８】
風力発電装置（１００）の発電機（５０）のためのステータ（１０）であって、
ステータ巻線（１９）を収容するためのステータ薄板積層体と、
前記ステータ薄板積層体が固定されたステータ支持体（１）と、を有し、
前記ステータ薄板積層体は、前記ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域（３３）と、これに隣接する、複数の通気溝（１７）を有する第２の半径方向領域（３５）とを有し、
前記複数の通気溝（１７）は、前記ステータ（１０）の第１の端面側（２５）、および当該ステータ（１０）の、対向する第２の端面側（２７）に向かって開放しており、
前記ステータ支持体（１）は、請求項１から７のいずれか一項にしたがって構成されており、
前記複数の通気溝（１７）は、前記ステータ支持体（１）の領域において当該ステータ支持体（１）の中空空間と流体的に連通接続されている、ステータ。
【請求項９】
前記複数の通気溝（１７）は、分離壁（２３）によって中断されており、前記分離壁は、軸方向で見て、前記ステータ支持体（１）の第１と第２の支持体薄板（３，５）の間に配置されている、請求項８に記載のステータ（１０）。
【請求項１０】
前記複数の通気溝（１７）の分離壁（２３）と前記ステータ支持体（１）の前記分離薄板（９）とは、同じ平面内に配置されている、請求項９に記載のステータ（１０）。
【請求項１１】
前記複数の通気溝（１７）の前記分離壁（２３）は、前記ステータ支持体（１）の前記分離薄板の一部として構成されている、請求項９または１０に記載のステータ（１０）。
【請求項１２】
風力発電装置（１００）の発電機（５０）、とりわけ緩慢に回転するリング型同期発電機であって、
発電機ロータ（５２）、とりわけ外部回転子と、
前記発電機ロータ（５２）が周回するように配置されたステータ（１０）と、
該ステータ（１０）が固定されたステータ支持体（１）と、を有し、
前記ステータ支持体（１）は、請求項１から７のいずれか一項にしたがって構成されており、および／または前記ステータ（１０）は、請求項８から１１のいずれか一項にしたがって構成されている、発電機。
【請求項１３】
複数のファン（２９）を、発電機（５０）の内部を通る空気流を形成するために有する、請求項１２に記載の発電機（５０）。
【請求項１４】
前記複数のファン（２９）は、空気を発電機（５０）の内部から吸引するように構成されている、請求項１３に記載の発電機（５０）。
【請求項１５】
前記発電機（５０）は、ロータハブに向いた第１の側（２５）と、ロータハブとは反対の側の、対向する第２の側（２７）とを有し、
前記複数のファン（２９）は、前記発電機の前記第２の側（２７）に配置されており、特に好ましくは定置して配置されている、請求項１３または１４に記載の発電機（５０）。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか一項に記載の発電機（５０）を有する風力発電装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機のステータ用のステータ支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
前に示したステータ支持体およびステータは、一般的に公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】記載なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風力発電装置の稼働時には、エネルギー野によって誘導される電圧の結果、発電機に、とりわけステータ巻線の領域に熱が発生する。したがって、電力収量と風力発電装置発電機の故障安全性を保証するために熱をステータから排熱することが必要である。従来技術において、これに関連してすでに種々の取り組みが行われている。これまで提案された冷却方法は、風力発電装置のステータが比較的に大きな深さを有しており、すなわち、典型的には０．５ｍまたはそれ以上、時折１．０ｍまたはそれ以上であるという問題に直面している。
【０００５】
従来技術では、強制対流の中で、空気を軸方向にステータの一方の端面からステータの他方の端面に冷却チャネルを通して案内する冷却コンセプトが公知である。ここではステータの深さのため、空気がステータに入り込んだ後、直ぐに急速に加熱され、遅くともステータの中央（軸方向に）からはすでに、効率的な排熱がもはや実行されないほど加熱されるという問題が発生する。このことは、ステータ内で不均等な温度発生を引き起こす。このことは、性能の低下、および最悪の場合には機能損傷を引き起こすことがある。
【０００６】
冷却空気を半径方向に内側からステータ支持体を通してステータのステータ巻線の近傍、例えばステータの中央領域に（軸方向に）案内するという別の努力もなされている。この場合、空気はステータから軸方向に２つの端面側に向かって流出しなければならないことになる。このことの欠点は、加熱された空気の排出を、とりわけロータハブに向いた、空気が風力発電装置に流入するステータの側で行うのが困難なことである。循環流が形成され、この循環流は、すでに予熱された空気が新たにステータの内部に流入し、新たに冷却切欠部を通って流れるようにする。このことも同様に冷却能力を損なう。さらに従来技術には、風力発電装置発電機のステータを、液体ベースの冷却循環系によって冷却しようとする多数の努力が存在する。この冷却原理は強力な排熱を可能にするが、そのための構造的出費が比較的高くないし構造的に大がかりであり、特別の注意が必要である。なぜなら流体循環系が、電流を導くステータ巻線のすぐ近傍に延在しているからである。
【０００７】
これを背景に本発明の基礎とする課題は、冒頭に述べた形式の風力発電装置発電機用の改善された冷却コンセプトを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この基礎とする課題を、冒頭に述べた形式のステータ支持体において、ステータ支持体を請求項１の特徴部分により構成することにより解決する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ステータ支持体は、第１の支持体薄板、第２の支持体薄板、および２つの支持体薄板の間に形成された中空空間を有し、この中空空間は半径方向に外側に向かって開放されており、２つの支持体薄板の間に配置された分離薄板は、とりわけ、空気が第１の中空セクションから第２の中空セクションへ直接流入することができないように前記中空空間を第１の中空セクションと第２の中空セクションとに分割（分離）する。さらにステータ支持体は、第１の支持体薄板から第２の中空セクションに直接入り込むように伸長する複数の第１の通流チャネルと、第２の支持体薄板から第１の中空セクションに直接入り込むように伸長する複数の第２の通流チャネルとを有する。
【００１０】
本発明は、中空セクションから外側への空気の強制的な半径方向の流れを、分離薄板によって形成するという構想に基づく。さらに空気は、中空セクションへ、それぞれこれらと接続された通流チャネルを通ってだけ流入することができる。すなわち、ステータ支持体の外部から第１の支持体薄板に当るよう流入する空気は、通流チャネルを通り、第１の中空セクションを飛び越えて（ブリッジして）第２の中空セクションに直接流入し、そこから空気は半径方向外側へステータ支持体から出るように流れる。さらに半径方向でステータ支持体の外方からステータ支持体に流入する空気は、例えば第１の支持体薄板の側から、半径方向内方に第１の中空セクションに流入し、それから第２の通流チャネルを通って第２の支持体薄板の側に向かって搬送され、その際に第２の中空セクションを通って流れることはできない。
【００１１】
ステータ支持体のこの２分割式構成は以下の作用を有する：ステータ支持体がステータ内に、半径方向で外側に向かって開放したステータ支持体の断面が、流れを導くように開放溝（複数）と接続されるように取り付けられる。これらの開放溝は、軸方向にステータ支持体を貫通して伸長しており、ステータを貫通する、実質的にあらかじめ規定された２つの通流経路が画定される。第１の通流経路は、ステータに第１の側から流入し、ステータの通気溝（複数）へと入り込む空気のために存在する。この空気は、通気溝を通ってステータ支持体が配置されている領域に案内され、そこでステータ支持体の第１の中空セクションに進入し、第２の中空セクションを通過して第２の通流チャネルから吹き出される。第２の通流経路は、ステータに第１の側から流入する空気のために存在し、この空気は、第１の通流チャネルを通ってステータ支持体に進入し、直接、第２の中空セクションに達し、そこから半径方向に外側にステータの通気溝にさらに導かれ、そこからこの空気は、ステータの第２の側で再び流出する。したがって本発明のステータ支持体により、新鮮な冷却空気が、流入側にあるステータの第１の端面においても、ステータの内部空間における、ステータ支持体が座す箇所においても持続的に導入される。これにより格段に改善された冷却能力が達成される。
【００１２】
ステータ支持体は、通流チャネルがそれぞれ支持体薄板の周囲（円周方向）にわたって均等に分散配置されていることによって、有利にさらに発展される。これにより、ステータ支持体の組み立て状態において、空気をステータにわたって均等に分散することができる。
【００１３】
好ましい一実施形態では、第１の通流チャネルは第２の通流チャネルに対して、支持体薄板の周方向にずらして配置されている。その代わりにまたはそれに加えて、好ましくは第１と第２の通流チャネルは、同じ部分円直径に（同じ円周上に）配置されている。
【００１４】
好ましい一構成では、第１と第２の通流チャネルは、それぞれ同じ開口断面積を有する。これにより、第１の部分流がステータに流入する際の通流抵抗が、第２の部分流がステータ支持体から流出する際に受ける通流抵抗に等しいことが保証される。このことは、第１と第２の中空セクションにおいて同じ強さの通流が形成されることを支援し、さらにステータ支持体が組み立てられた際にステータの均等な冷却を支援する。
【００１５】
好ましくは第１と第２の通流チャネルは、ステータ支持体の長手軸に対して平行に配向されている。これにより、好適な流入特性が達成される。
【００１６】
好ましくは分離薄板は、複数の支持ストラットによって第１と第２の支持体薄板に対して支持されている。これにより、ステータ支持体の機械的安定性が改善され、分離薄板は、２つの支持体薄板の間の位置に確実に保持される。支持ストラットは、好ましくは、第１と第２の中空セクション内に渦を形成するように構成されており、これによりステータ支持体内で空気は周方向により強力に分散される。これは、冷却能力にも有利に作用する。
【００１７】
ここまで、ステータ支持体自体を参照して、本発明を第１の態様にしたがい説明した。本発明は、第２の態様ではさらに、風力発電装置の発電機、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機用のステータに関する。
【００１８】
このステータは、冒頭に述べた課題を、ステータ薄板積層体と、このステータ薄板積層体が固定されたステータ支持体とを有することによって解決する。ここでは、ステータ薄板積層体は、ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域と、これに隣接する、複数の通気溝を有する第２の半径方向領域とを有し、前記複数の通気溝は、ステータの第１の端面側と、ステータの対向する第２の端面側に向かって開放しており、ステータ支持体は、第１の態様による前記好ましい実施形態のいずれか一にしたがって構成されており、前記複数の通気溝は、ステータ支持体の領域においてステータ支持体の中空空間と流体的に連通接続している。
【００１９】
本発明のステータの利点およびいくつかの好ましい実施形態に関しては、本発明の上記第１の態様に関する形態をさらに参照されたい。冷却空気はステータに、通気溝を通って、または第１の通流チャネルを通って入り込むことができる。通気溝を通ってステータに入り込む空気は、ステータ支持体の領域で第１の中空セクションに導入され、第２の通流チャネルを通ってステータから流出する。第１の通流チャネルによってステータに入り込む空気は、ステータ支持体の領域で第２の中空セクションに導入され、それによりこの空気は通気溝から、すなわちステータ支持体から流出する。
【００２０】
複数の通気溝は、好ましくは分離壁によって中断（区画）されて配置されており、この分離壁は、軸方向で見て、ステータ支持体の第１と第２の支持体薄板の間に配置されている。特に好ましくは、複数の通気溝の（に対する）分離壁とステータ支持体の分離薄板とは、同じ平面内に配置されている。これは好ましく、複数の通気溝の分離壁が、ステータ支持体の分離薄板の一部として構成されていることによって達成される。分離壁を複数の通気溝に、ステータ支持体の分離薄板の平面内で導入することは、規定された通流の経過をもたらす。なぜなら循環流が妨げられないからである。
【００２１】
好ましくは発電機は、リング型発電機として構成されている。したがって回転子と固定子の磁気的に活性な領域は、とりわけステータ薄板積層体であり、リング状の領域において、発電機ロータとステータとを分離する空隙の周囲に配置されている。ここでこの発電機では、平均空隙半径の少なくとも５０％の半径を有する内部領域内には磁気的作用領域が存在しない。
【００２２】
リング型発電機は、磁気的に活性な部分、別の言い方をすれば磁気的に活性な領域の半径方向の厚み、すなわちポールホイールの内縁部からステータの外縁部までの半径方向に厚さが、あるいは外部回転子の場合はステータの内縁部から発電機ロータの外縁部までの半径方向の厚さが、空隙半径よりも小さく、とりわけは発電機の磁気的に活性な領域の半径方向の厚みが、空隙半径の３０％未満、とりわけ２５％未満であるよう規定することもできる。さらにまたはその代わりに、リング型発電機は、深さ、すなわち発電機の軸方向の広がりが、空隙半径よりも小さいよう、とりわけ深さが空隙半径の30％未満、とりわけ２５％未満であるよう規定することができる。
【００２３】
さらにまたはその代わりに、リング型発電機は、好ましくは４極に構成されており、少なくとも４８，９６または少なくとも１９２のロータ極を有する。
【００２４】
本発明によれば、緩慢に回転する発電機とは、毎分５０回転以下の回転速度、または毎分３０回転以下の回転速度の発電機であると理解される。
【００２５】
本発明を、ここまで本発明の第１および第２の態様によるステータ支持体とステータを参照して説明した。本発明は、第３の態様ではさらに、風力発電装置の発電機、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機に関する。
【００２６】
本発明は、冒頭に述べた課題を、前記形式の発電機において、発電機は、とりわけ外部回転子として構成された、発電機回転子と、発電機ロータが周回するように配置されたステータと、ステータが固定されたステータ支持体とを有し、前記ステータ支持体は、前記好ましい実施形態のいずれか一にしたがい構成されており、および／またはステータは、前記好ましい実施形態のいずれか一にしたがい構成されている、ことによって解決する。
【００２７】
本発明の発電機の好ましい実施形態の利点に関しては、第１および第２の態様に関する前記実施形態が参照される。
【００２８】
本発明の発電機は、好ましくは、これが、発電機の内部を通る空気流を形成するために複数のファンを有することによって、さらに発展される。ファンの数は、好ましくは、発電機内部から吸引すべき空気および発電機外部に吹き出すべき空気に適合されている。ファンの数を発電機の内部を基準にして吸引換気装置として構成することにより、発電機の内部における熱渋滞の不所望の形成が回避され、あるいは少なくともその可能性が小さくなる。
【００２９】
好ましい一実施形態では、発電機は、ロータハブに向いた第１の側と、これに対向する、ロータハブとは反対の側を有し、発電機の第２の側には複数のファンが配置されており、とりわけ好ましくは定置して配置されている。
【００３０】
好ましい構成では、好ましくはステータ支持体が、風力発電装置のナセル内の軸ジャーナルまたは機械支持体に取り付けられており、複数のファンも同様に軸ジャーナルおよび／またはマシン支持体に取り付けられている。
【００３１】
好ましくは複数のファンが設けられており、これらは、空気を発電機内部から吸引するために発電機の周囲に均等に配置されている。吸引（ないし吸出し）により、発電機の第１の側から、すなわちロータハブの側から空気が発電機に流入し、本発明により規定された通流チャネルおよび通気溝を通ってステータに入り込み、それぞれ対応の通流チャネルおよび通気溝を通って再び流出する。
【００３２】
本発明は、さらなる態様において風力発電装置に関する。本発明は、冒頭に示した課題を、風力発電装置において、これが前記好ましい実施形態の一に記載の発電機を有することによって、解決する。
【００３３】
本発明を、以下、添付図面を参照し、好ましい実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による一風力発電装置を示す図である。
【図２】図１の一風力発電装置のための好ましい実施例による一ステータ支持体を示す図である。
【図３】図１のステータ支持体の概略的第１断面図である。
【図４】図２のステータ支持体の概略的第２断面図である。
【図５】図１の一風力発電装置のための一ステータと発電機の概略的に断面図である。
【図６】図５のステータの詳細図である。
【実施例】
【００３５】
図１は、タワー１０２とナセル１０４を備える一風力発電装置１００を示す。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０を備えるロータ１０６が配置されている。ロータ１０６は、運転中、風により回転運動され、これによりナセル１０４内の発電機１を駆動する。
【００３６】
図２は、図１の風力発電装置１００のナセル１０４内に設けられたステータ支持体１を示す。ステータ支持体１は、第１の支持体薄板３と第２の支持体薄板５を有する。２つの支持体薄板３，５は、互いに離間しており、それらの間に中空空間７を有する。中空区間７内には分離薄板９が配置されており、この分離薄板は、中空空間７を第１の中空セクション７ａと第２の中空セクション７ｂに分割する。
【００３７】
第１の支持体薄板３には複数の通流チャネル１１が設けられており、これらの通流チャネルは、第１の支持体薄板３から直接第２の中空セクション７ｂに入り込むように伸長している。流入する空気は第１の通流チャネル１１を通って直接第２の中空セクション７ｂに達するが、第１の中空セクション７ａには到達しない。
【００３８】
第２の支持体薄板５は、第１の通流チャネル１１の数に相当する数の第２の通流チャネル１３を有し、第２の通流チャネルは、第１の通流チャネル１１に対して（周方向に）ずらして、同じ部分円直径上（同じ円周上）に配置されており、周囲（円周方向）にわたって分散して配置されている。第２の通流チャネル１３は、第２の支持体薄板５から直接第１の中空セクション７ａに入り込み、これにより半径方向で外側から第１の中空セクション７ａに流入する空気は、直接第２の通流チャネル１３を通って第２の支持体薄板５（その外側）に達するが、第２の中空セクション７ｂには到達しない。
【００３９】
好ましくは分離薄板９は、第１と第２の支持体薄板３，５の間に等間隔に配置されている。分離薄板９は、好ましくは複数の支持ストラット１５によって、第１と第２の支持体薄板３，５に対して支持されており、とりわけ好ましくはステータ支持体１の機械的構造の補強に寄与するよう構成、配置される。支持ストラット１５は、好ましくは、例えばそれらに設けられた切欠部によって、それぞれの中空セクション７ａ，７ｂにおいて流れの渦が形成されるように構成されており、これにより周囲に沿って流入ないし通流する空気の分散が支援される。
【００４０】
図２には、第１の通流経路Ｓ１と第２の通流経路Ｓ２がプロットされており、これらはステータ支持体を通る空気に対する２つの可能な搬送路を示す。通流経路Ｓ１によれば、空気は第１の側２５（図４）から第１の支持体薄板３に当るよう流入することができ、そこから空気は第１の通流チャネル１１を通って直接第２の中空セクション７ｂに達し、そこから半径方向外側に向かってステータ支持体１から流出する。もっとも空気は、（図３に示すとおり）これが半径方向外側から（第２の）通流経路Ｓ２にしたがいステータ支持体１に流入することにより、とりわけ第１の中空セクション７ａにだけ到達することができる。第１の中空セクション７ａから空気は第２の通流チャネル１３を通って第２の支持体薄板５に達するよう流れ、ステータ支持体１から第２の側２７へ流出することができる。第１の通流経路Ｓ１により、新鮮な流入空気が直接第２の中空セクションへ、したがってステータ支持体の（図示）右半分に搬送され、一方、同じように、すでにステータを通って流れた空気は、ステータ支持体の箇所で半径方向に第１の中空セクション７ａに入るように導かれ、そこから空気は第２の中空セクション７ｂを迂回（ブリッジ）して直接第２の通流チャネル１３を通ってステータ支持体から流出することができる。したがって冷たい空気は、それぞれステータの一部分だけを、ステータ支持体の幾何形状により制御されて、軸方向に通流しなければならない。ステータ支持体の組み込み状況に関するさらなる詳細も、以下の図面から理解される。
【００４１】
図３は、ステータ１０におけるステータ支持体１の概略的配置を示す。ステータ１０は、図１の風力発電装置の内部に配置された発電機の一部である。図３は、第２の通流経路Ｓ２が存在する面におけるステータ支持体１の断面を示す。
【００４２】
ステータ１０は、ステータ支持体１の他に複数の通気溝１７を有し、これらの通気溝は、ステータの磁気的背部（ないし巻線支持部、magnetischen Rueckens）に配置されており、実質的に軸方向にステータ１０を通って延在する。通気溝１７に隣接してステータ１０は、ステータ巻線１９を有する。
【００４３】
ステータ１０は、空隙２１により取り囲まれている。ステータ１０の周囲には発電機ロータ５２が、そのロータ巻線５１と共に配置されている。発電機ロータ５２は、一般的に公知のようにロータハブと接続されている。
【００４４】
ステータ１０内の溝１７は、分離壁２３によって中断（区画）されている。通気溝１７と中空セクション７ａ，７ｂとの間には、ステータ支持体１の領域において流体的な連通接続が存在する。このようにして、ステータ１０内に第１の箇所においてロータハブから流入する空気流Ｓ２は、通気溝１７を通ってステータ１０に進入し、熱エネルギーをステータ巻線１９から吸収することができる。分離壁２３に達すると、空気流Ｓ２は、半径方向で内側に第１の中空セクション７ａへと偏向され、そこから空気流はステータ支持体１およびステータ１０から流出することができ、その際に、ステータ１０の第１の半部分において既に加熱された空気流Ｓ２の空気が、付加的にさらに、分離壁２３の他方の側にあるステータ巻線１９の部分を通過して流れることはできない。好ましくは分離壁２３は、ステータ支持体１の分離薄板９と同じ平面に配置されている。特に好ましくは、分離壁２３は、分離薄板９の延長部である。
【００４５】
図４から分かるように、この図は第１の通流経路Ｓ１の切断面にあり、同様の空気案内プロセスが、図３と４に示すステータ１０の右半部分のために行われる。空気は、通流経路Ｓ１に沿ってステータ１０内に流入することができ、ステータ支持体１内にある第１の通流チャネル１１を通り、しかし第２の中空セクション７ｂに直接導入され、その前に第１の中空セクション７ａに流れることはできない。そこから空気は強制的に半径方向で外側に通気溝１７に達し、そこからステータ１０の第２の側２７に達し、そこで空気はステータ１０から流出する。分離壁２３があるので、空気は、中空セクション７ｂから所望の通流方向とは逆に、すなわちロータハブに向かって逆流することはできない。これにより、加熱された空気による循環流は確実に回避される。
【００４６】
図３と４から分かるように、好ましくは少なくとも１つのファン２９が発電機５０に配設されている。ファン２９は、好ましくは、空気を発電機５０の内部から吸引し、これにより負圧を形成するように構成されている。この負圧は、通流経路Ｓ１とＳ２に沿ってステータ１０にロータハブから、すなわちステータ１０の第１の側２５から空気を吸引する。新鮮な冷却空気はステータ巻線に、一方では進入の際に側２５で通気溝に供給され、他方では分離壁２３の後方で直接供給される。したがって、分離壁の前方と後方にある、ステータ巻線１９の２つの領域に、新鮮な冷却空気を均等に供給することができる。少なくとも１つのファン２９は、好ましくは軸ジャーナル３１に固定されている。
【００４７】
図５には、２つの空気流Ｓ１とＳ２の配置が例示的に示されている。空気流Ｓ１とＳ２に沿った空気は、中空セクション７ａ，７ｂにおいて任意選択で支持ストラット１５によって渦流形成される。それ以外は、図５に示された構造に関して、図３と４の同じ構成部材を参照されない。
【００４８】
最後に図６は、図示を完全にするために、ステータ１０の端面側２５を詳細に示す。ステータ１０は、ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域３３と、半径方向内側でこれに隣接する第２の領域３５とを有し、第２の領域には複数の通気溝１７が形成されている。このような複数の通気溝１７を通って通流経路Ｓ２はステータ１０内に進入し、そして図３から５によればステータ１０を通って流れる。
【００４９】
前記の図１から６の説明から分かるように、本発明は、ステータに対して非常に効率的な冷却可能性を提供する。（従来の）冷却可能性では、（軸方向）深さが好ましくは０．５ｍ以上、特に好ましくは１ｍ以上であるので、従来の冷却コンセプトでは流入側だけは十分に冷却されるが、空気がその間に加熱される流出側では比較的高い発熱が生じることになる。本実施例に基づき、外部回転子型発電機に対する冷却コンセプトを示したが、本発明は内部回転子型発電機にも適用可能であることが理解される。
【図１】
2020502985.tif 000003
【図２】
2020502985.tif 000004
【図３】
2020502985.tif 000005
【図４】
2020502985.tif 000006
【図５】
2020502985.tif 000007
【図６】
2020502985.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月15日(2019.8.15)
【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】
風力発電装置のステータ（１０）のためのステータ支持体であって、
第１の支持体薄板（３）と、
第２の支持体薄板（５）と、
半径方向で外側に向かって開放され、前記２つの支持体薄板（３，５）の間に形成された中空空間（７）と、
前記２つの支持体薄板（３，５）の間に配置されており、前記中空空間（７）を第１の中空セクション（７ａ）と第２の中空セクション（７ｂ）とに分割する分離薄板（９）と、
前記第１の支持体薄板（３）から前記第２の中空セクション（７ｂ）に直接入り込むように伸長している複数の第１の通流チャネル（１１）と、
前記第２の支持体薄板（５）から前記第１の中空セクション（７ａ）に直接入り込むように伸長している複数の第２の通流チャネル（１３）と、
を有するステータ支持体。
【請求項２】
前記通流チャネル（１１，１３）は、それぞれ前記支持体薄板（３）の周囲にわたって均等に分散して配置されている、請求項１に記載のステータ支持体。
【請求項３】
前記第１の通流チャネル（１１）は、第２の通流チャネル（１３）に対して、前記支持体薄板（３）の周方向にずらして配置されている、請求項１または２に記載のステータ支持体。
【請求項４】
前記第１と第２の通流チャネル（１１，１３）は、同じ部分円直径上に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ支持体。
【請求項５】
前記第１と第２の通流チャネル（１１，１３）は、それぞれ同じ開口断面積を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のステータ支持体。
【請求項６】
前記第１と第２の通流チャネル（１１，１３）は、前記ステータ支持体（１）の長手軸に対して平行に配向されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のステータ支持体。
【請求項７】
前記分離薄板（９）は、複数の支持ストラット（１５）によって前記第１と第２の支持体薄板（３）に対して支持されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のステータ支持体。
【請求項８】
風力発電装置（１００）の発電機（５０）のためのステータであって、
ステータ巻線（１９）を収容するためのステータ薄板積層体と、
前記ステータ薄板積層体が固定されたステータ支持体（１）と、を有し、
前記ステータ薄板積層体は、前記ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域（３３）と、これに隣接する、複数の通気溝（１７）を有する第２の半径方向領域（３５）とを有し、
前記複数の通気溝（１７）は、前記ステータ（１０）の第１の端面側（２５）、および当該ステータ（１０）の、対向する第２の端面側（２７）に向かって開放しており、
前記ステータ支持体（１）は、請求項１から８のいずれか一項にしたがって構成されており、
前記複数の通気溝（１７）は、前記ステータ支持体（１）の領域において当該ステータ支持体（１）の中空空間と流体的に連通接続されている、ステータ。
【請求項９】
前記複数の通気溝（１７）は、分離壁（２３）によって中断されており、前記分離壁は、軸方向で見て、前記ステータ支持体（１）の第１と第２の支持体薄板（３，５）の間に配置されている、請求項８に記載のステータ。
【請求項１０】
前記複数の通気溝（１７）の分離壁（２３）と前記ステータ支持体（１）の前記分離薄板（９）とは、同じ平面内に配置されている、請求項９に記載のステータ。
【請求項１１】
前記複数の通気溝（１７）の前記分離壁（２３）は、前記ステータ支持体（１）の前記分離薄板の一部として構成されている、請求項９または１０に記載のステータ。
【請求項１２】
風力発電装置（１００）の発電機であって、
発電機ロータ（５２）と、
前記発電機ロータ（５２）が周回するように配置されたステータ（１０）と、
該ステータ（１０）が固定されたステータ支持体（１）と、を有し、
前記ステータ支持体（１）は、請求項１から７のいずれか一項にしたがって構成されており、および／または前記ステータ（１０）は、請求項８から１１のいずれか一項にしたがって構成されている、発電機。
【請求項１３】
複数のファン（２９）を、発電機（５０）の内部を通る空気流を形成するために有する、請求項１２に記載の発電機。
【請求項１４】
前記複数のファン（２９）は、空気を発電機（５０）の内部から吸引するように構成されている、請求項１３に記載の発電機。
【請求項１５】
前記発電機（５０）は、ロータハブに向いた第１の側（２５）と、ロータハブとは反対の側の、対向する第２の側（２７）とを有し、
前記複数のファン（２９）は、前記発電機の前記第２の側（２７）に配置されている、請求項１３または１４に記載の発電機。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか一項に記載の発電機（５０）を有する風力発電装置。
【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、風力発電装置、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機のステータ用のステータ支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
前に示したステータ支持体およびステータは、一般的に公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＥＰ２８０６５４２Ａ
【特許文献２】ＤＥ１０２２５２２１Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
風力発電装置の稼働時には、エネルギー野によって誘導される電圧の結果、発電機に、とりわけステータ巻線の領域に熱が発生する。したがって、電力収量と風力発電装置発電機の故障安全性を保証するために熱をステータから排熱することが必要である。従来技術において、これに関連してすでに種々の取り組みが行われている。これまで提案された冷却方法は、風力発電装置のステータが比較的に大きな深さを有しており、すなわち、典型的には０．５ｍまたはそれ以上、時折１．０ｍまたはそれ以上であるという問題に直面している。
【０００５】
従来技術では、強制対流の中で、空気を軸方向にステータの一方の端面からステータの他方の端面に冷却チャネルを通して案内する冷却コンセプトが公知である。ここではステータの深さのため、空気がステータに入り込んだ後、直ぐに急速に加熱され、遅くともステータの中央（軸方向に）からはすでに、効率的な排熱がもはや実行されないほど加熱されるという問題が発生する。このことは、ステータ内で不均等な温度発生を引き起こす。このことは、性能の低下、および最悪の場合には機能損傷を引き起こすことがある。
【０００６】
冷却空気を半径方向に内側からステータ支持体を通してステータのステータ巻線の近傍、例えばステータの中央領域に（軸方向に）案内するという別の努力もなされている。この場合、空気はステータから軸方向に２つの端面側に向かって流出しなければならないことになる。このことの欠点は、加熱された空気の排出を、とりわけロータハブに向いた、空気が風力発電装置に流入するステータの側で行うのが困難なことである。循環流が形成され、この循環流は、すでに予熱された空気が新たにステータの内部に流入し、新たに冷却切欠部を通って流れるようにする。このことも同様に冷却能力を損なう。さらに従来技術には、風力発電装置発電機のステータを、液体ベースの冷却循環系によって冷却しようとする多数の努力が存在する。この冷却原理は強力な排熱を可能にするが、そのための構造的出費が比較的高くないし構造的に大がかりであり、特別の注意が必要である。なぜなら流体循環系が、電流を導くステータ巻線のすぐ近傍に延在しているからである。
【０００７】
これを背景に本発明の基礎とする課題は、冒頭に述べた形式の風力発電装置発電機用の改善された冷却コンセプトを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この基礎とする課題を、冒頭に述べた形式のステータ支持体において、ステータ支持体を請求項１の特徴部分により構成することにより解決する。
本発明の第１の視点において、
風力発電装置、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機のステータのためのステータ支持体が提供される。該ステータ支持体は、
第１の支持体薄板と、
第２の支持体薄板と、
半径方向で外側に向かって開放され、前記２つの支持体薄板の間に形成された中空空間と、
前記２つの支持体薄板の間に配置されており、前記中空空間を第１の中空セクションと第２の中空セクションとに分割する分離薄板と、
前記第１の支持体薄板から前記第２の中空セクションに直接入り込むように伸長している複数の第２の通流チャネルと、
前記第２の支持体薄板から前記第１の中空セクションに直接入り込むように伸長している複数の第２の通流チャネルを有する。
本発明の第２の視点において、
風力発電装置の発電機のためのステータが提供される。該ステータは、
ステータ巻線を収容するためのステータ薄板積層体と、
前記ステータ薄板積層体が固定されたステータ支持体と、を有し、
前記ステータ薄板積層体は、前記ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域と、これに隣接する、複数の通気溝を有する第２の半径方向領域とを有し、
前記複数の通気溝は、前記ステータの第１の端面側、および当該ステータの、対向する第２の端面側に向かって開放しており、
前記ステータ支持体は、前記第１の視点にしたがって構成されており、
前記複数の通気溝は、前記ステータ支持体の領域において当該ステータ支持体の中空空間と流体的に連通接続されている。
本発明の第３の視点において、
風力発電装置の発電機、とりわけ緩慢に回転するリング型同期発電機が提供される。該発電機は、
発電機ロータ、とりわけ外部回転子と、
前記発電機ロータが周回するように配置されたステータと、
該ステータが固定されたステータ支持体と、を有し、
前記ステータ支持体は、前記第１の視点にしたがって構成されており、および／または前記ステータは、前記第２の視点にしたがって構成されている。
本発明の第４の視点において、前記第３の視点に記載の発電機を有する風力発電装置が提供される。
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に過ぎず、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ステータ支持体は、第１の支持体薄板、第２の支持体薄板、および２つの支持体薄板の間に形成された中空空間を有し、この中空空間は半径方向に外側に向かって開放されており、２つの支持体薄板の間に配置された分離薄板は、とりわけ、空気が第１の中空セクションから第２の中空セクションへ直接流入することができないように前記中空空間を第１の中空セクションと第２の中空セクションとに分割（分離）する。さらにステータ支持体は、第１の支持体薄板から第２の中空セクションに直接入り込むように伸長する複数の第１の通流チャネルと、第２の支持体薄板から第１の中空セクションに直接入り込むように伸長する複数の第２の通流チャネルとを有する。
【００１０】
本発明は、中空セクションから外側への空気の強制的な半径方向の流れを、分離薄板によって形成するという構想に基づく。さらに空気は、中空セクションへ、それぞれこれらと接続された通流チャネルを通ってだけ流入することができる。すなわち、ステータ支持体の外部から第１の支持体薄板に当るよう流入する空気は、通流チャネルを通り、第１の中空セクションを飛び越えて（ブリッジして）第２の中空セクションに直接流入し、そこから空気は半径方向外側へステータ支持体から出るように流れる。さらに半径方向でステータ支持体の外方からステータ支持体に流入する空気は、例えば第１の支持体薄板の側から、半径方向内方に第１の中空セクションに流入し、それから第２の通流チャネルを通って第２の支持体薄板の側に向かって搬送され、その際に第２の中空セクションを通って流れることはできない。
【００１１】
ステータ支持体のこの２分割式構成は以下の作用を有する：ステータ支持体がステータ内に、半径方向で外側に向かって開放したステータ支持体の断面が、流れを導くように開放溝（複数）と接続されるように取り付けられる。これらの開放溝は、軸方向にステータ支持体を貫通して伸長しており、ステータを貫通する、実質的にあらかじめ規定された２つの通流経路が画定される。第１の通流経路は、ステータに第１の側から流入し、ステータの通気溝（複数）へと入り込む空気のために存在する。この空気は、通気溝を通ってステータ支持体が配置されている領域に案内され、そこでステータ支持体の第１の中空セクションに進入し、第２の中空セクションを通過して第２の通流チャネルから吹き出される。第２の通流経路は、ステータに第１の側から流入する空気のために存在し、この空気は、第１の通流チャネルを通ってステータ支持体に進入し、直接、第２の中空セクションに達し、そこから半径方向に外側にステータの通気溝にさらに導かれ、そこからこの空気は、ステータの第２の側で再び流出する。したがって本発明のステータ支持体により、新鮮な冷却空気が、流入側にあるステータの第１の端面においても、ステータの内部空間における、ステータ支持体が座す箇所においても持続的に導入される。これにより格段に改善された冷却能力が達成される。
【００１２】
ステータ支持体は、通流チャネルがそれぞれ支持体薄板の周囲（円周方向）にわたって均等に分散配置されていることによって、有利にさらに発展される。これにより、ステータ支持体の組み立て状態において、空気をステータにわたって均等に分散することができる。
【００１３】
好ましい一実施形態では、第１の通流チャネルは第２の通流チャネルに対して、支持体薄板の周方向にずらして配置されている。その代わりにまたはそれに加えて、好ましくは第１と第２の通流チャネルは、同じ部分円直径に（同じ円周上に）配置されている。
【００１４】
好ましい一構成では、第１と第２の通流チャネルは、それぞれ同じ開口断面積を有するこれにより、第１の部分流がステータに流入する際の通流抵抗が、第２の部分流がステータ支持体から流出する際に受ける通流抵抗に等しいことが保証される。このことは、第１と第２の中空セクションにおいて同じ強さの通流が形成されることを支援し、さらにステータ支持体が組み立てられた際にステータの均等な冷却を支援する。
【００１５】
好ましくは第１と第２の通流チャネルは、ステータ支持体の長手軸に対して平行に配向されている。これにより、好適な流入特性が達成される。
【００１６】
好ましくは分離薄板は、複数の支持ストラットによって第１と第２の支持体薄板に対して支持されている。これにより、ステータ支持体の機械的安定性が改善され、分離薄板は、２つの支持体薄板の間の位置に確実に保持される。支持ストラットは、好ましくは、第１と第２の中空セクション内に渦を形成するように構成されており、これによりステータ支持体内で空気は周方向により強力に分散される。これは、冷却能力にも有利に作用する。
【００１７】
ここまで、ステータ支持体自体を参照して、本発明を第１の態様にしたがい説明した。本発明は、第２の態様ではさらに、風力発電装置の発電機、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機用のステータに関する。
【００１８】
このステータは、冒頭に述べた課題を、ステータ薄板積層体と、このステータ薄板積層体が固定されたステータ支持体とを有することによって解決する。ここでは、ステータ薄板積層体は、ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域と、これに隣接する、複数の通気溝を有する第２の半径方向領域とを有し、前記複数の通気溝は、ステータの第１の端面側と、ステータの対向する第２の端面側に向かって開放しており、ステータ支持体は、第１の態様による前記好ましい実施形態のいずれか一にしたがって構成されており、前記複数の通気溝は、ステータ支持体の領域においてステータ支持体の中空空間と流体的に連通接続している。
【００１９】
本発明のステータの利点およびいくつかの好ましい実施形態に関しては、本発明の上記第１の態様に関する形態をさらに参照されたい。冷却空気はステータに、通気溝を通って、または第１の通流チャネルを通って入り込むことができる。通気溝を通ってステータに入り込む空気は、ステータ支持体の領域で第１の中空セクションに導入され、第２の通流チャネルを通ってステータから流出する。第１の通流チャネルによってステータに入り込む空気は、ステータ支持体の領域で第２の中空セクションに導入され、それによりこの空気は通気溝から、すなわちステータ支持体から流出する。
【００２０】
複数の通気溝は、好ましくは分離壁によって中断（区画）されて配置されており、この分離壁は、軸方向で見て、ステータ支持体の第１と第２の支持体薄板の間に配置されている。特に好ましくは、複数の通気溝の（に対する）分離壁とステータ支持体の分離薄板とは、同じ平面内に配置されている。これは好ましく、複数の通気溝の分離壁が、ステータ支持体の分離薄板の一部として構成されていることによって達成される。分離壁を複数の通気溝に、ステータ支持体の分離薄板の平面内で導入することは、規定された通流の経過をもたらす。なぜなら循環流が妨げられないからである。
【００２１】
好ましくは発電機は、リング型発電機として構成されている。したがって回転子と固定子の磁気的に活性な領域は、とりわけステータ薄板積層体であり、リング状の領域において、発電機ロータとステータとを分離する空隙の周囲に配置されている。ここでこの発電機では、平均空隙半径の少なくとも５０％の半径を有する内部領域内には磁気的作用領域が存在しない。
【００２２】
リング型発電機は、磁気的に活性な部分、別の言い方をすれば磁気的に活性な領域の半径方向の厚み、すなわちポールホイールの内縁部からステータの外縁部までの半径方向に厚さが、あるいは外部回転子の場合はステータの内縁部から発電機ロータの外縁部までの半径方向の厚さが、空隙半径よりも小さく、とりわけは発電機の磁気的に活性な領域の半径方向の厚みが、空隙半径の３０％未満、とりわけ２５％未満であるよう規定することもできる。さらにまたはその代わりに、リング型発電機は、深さ、すなわち発電機の軸方向の広がりが、空隙半径よりも小さいよう、とりわけ深さが空隙半径の30％未満、とりわけ２５％未満であるよう規定することができる。
【００２３】
さらにまたはその代わりに、リング型発電機は、好ましくは４極に構成されており、少なくとも４８，９６または少なくとも１９２のロータ極を有する。
【００２４】
本発明によれば、緩慢に回転する発電機とは、毎分５０回転以下の回転速度、または毎分３０回転以下の回転速度の発電機であると理解される。
【００２５】
本発明を、ここまで本発明の第１および第２の態様によるステータ支持体とステータを参照して説明した。本発明は、第３の態様ではさらに、風力発電装置の発電機、とりわけ緩慢に回転する４極リング型同期発電機に関する。
【００２６】
本発明は、冒頭に述べた課題を、前記形式の発電機において、発電機は、とりわけ外部回転子として構成された、発電機回転子と、発電機ロータが周回するように配置されたステータと、ステータが固定されたステータ支持体とを有し、前記ステータ支持体は、前記好ましい実施形態のいずれか一にしたがい構成されており、および／またはステータは、前記好ましい実施形態のいずれか一にしたがい構成されている、ことによって解決する。
【００２７】
本発明の発電機の好ましい実施形態の利点に関しては、第１および第２の態様に関する前記実施形態が参照される。
【００２８】
本発明の発電機は、好ましくは、これが、発電機の内部を通る空気流を形成するために複数のファンを有することによって、さらに発展される。ファンの数は、好ましくは、発電機内部から吸引すべき空気および発電機外部に吹き出すべき空気に適合されている。ファンの数を発電機の内部を基準にして吸引換気装置として構成することにより、発電機の内部における熱渋滞の不所望の形成が回避され、あるいは少なくともその可能性が小さくなる。
【００２９】
好ましい一実施形態では、発電機は、ロータハブに向いた第１の側と、これに対向する、ロータハブとは反対の側を有し、発電機の第２の側には複数のファンが配置されており、とりわけ好ましくは定置して配置されている。
【００３０】
好ましい構成では、好ましくはステータ支持体が、風力発電装置のナセル内の軸ジャーナルまたは機械支持体に取り付けられており、複数のファンも同様に軸ジャーナルおよび／またはマシン支持体に取り付けられている。
【００３１】
好ましくは複数のファンが設けられており、これらは、空気を発電機内部から吸引するために発電機の周囲に均等に配置されている。吸引（ないし吸出し）により、発電機の第１の側から、すなわちロータハブの側から空気が発電機に流入し、本発明により規定された通流チャネルおよび通気溝を通ってステータに入り込み、それぞれ対応の通流チャネルおよび通気溝を通って再び流出する。
【００３２】
本発明は、さらなる態様において風力発電装置に関する。本発明は、冒頭に示した課題を、風力発電装置において、これが前記好ましい実施形態の一に記載の発電機を有することによって、解決する。
【００３３】
本発明を、以下、添付図面を参照し、好ましい実施例に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による一風力発電装置を示す図である。
【図２】図１の一風力発電装置のための好ましい実施例による一ステータ支持体を示す図である。
【図３】図１のステータ支持体の概略的第１断面図である。
【図４】図２のステータ支持体の概略的第２断面図である。
【図５】図１の一風力発電装置のための一ステータと発電機の概略的に断面図である。
【図６】図５のステータの詳細図である。
【実施例】
【００３５】
図１は、タワー１０２とナセル１０４を備える一風力発電装置１００を示す。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０を備えるロータ１０６が配置されている。ロータ１０６は、運転中、風により回転運動され、これによりナセル１０４内の発電機１を駆動する。
【００３６】
図２は、図１の風力発電装置１００のナセル１０４内に設けられたステータ支持体１を示す。ステータ支持体１は、第１の支持体薄板３と第２の支持体薄板５を有する。２つの支持体薄板３，５は、互いに離間しており、それらの間に中空空間７を有する。中空区間７内には分離薄板９が配置されており、この分離薄板は、中空空間７を第１の中空セクション７ａと第２の中空セクション７ｂに分割する。
【００３７】
第１の支持体薄板３には複数の通流チャネル１１が設けられており、これらの通流チャネルは、第１の支持体薄板３から直接第２の中空セクション７ｂに入り込むように伸長している。流入する空気は第１の通流チャネル１１を通って直接第２の中空セクション７ｂに達するが、第１の中空セクション７ａには到達しない。
【００３８】
第２の支持体薄板５は、第１の通流チャネル１１の数に相当する数の第２の通流チャネル１３を有し、第２の通流チャネルは、第１の通流チャネル１１に対して（周方向に）ずらして、同じ部分円直径上（同じ円周上）に配置されており、周囲（円周方向）にわたって分散して配置されている。第２の通流チャネル１３は、第２の支持体薄板５から直接第１の中空セクション７ａに入り込み、これにより半径方向で外側から第１の中空セクション７ａに流入する空気は、直接第２の通流チャネル１３を通って第２の支持体薄板５（その外側）に達するが、第２の中空セクション７ｂには到達しない。
【００３９】
好ましくは分離薄板９は、第１と第２の支持体薄板３，５の間に等間隔に配置されている。分離薄板９は、好ましくは複数の支持ストラット１５によって、第１と第２の支持体薄板３，５に対して支持されており、とりわけ好ましくはステータ支持体１の機械的構造の補強に寄与するよう構成、配置される。支持ストラット１５は、好ましくは、例えばそれらに設けられた切欠部によって、それぞれの中空セクション７ａ，７ｂにおいて流れの渦が形成されるように構成されており、これにより周囲に沿って流入ないし通流する空気の分散が支援される。
【００４０】
図２には、第１の通流経路Ｓ１と第２の通流経路Ｓ２がプロットされており、これらはステータ支持体を通る空気に対する２つの可能な搬送路を示す。通流経路Ｓ１によれば、空気は第１の側２５（図４）から第１の支持体薄板３に当るよう流入することができ、そこから空気は第１の通流チャネル１１を通って直接第２の中空セクション７ｂに達し、そこから半径方向外側に向かってステータ支持体１から流出する。もっとも空気は、（図３に示すとおり）これが半径方向外側から（第２の）通流経路Ｓ２にしたがいステータ支持体１に流入することにより、とりわけ第１の中空セクション７ａにだけ到達することができる。第１の中空セクション７ａから空気は第２の通流チャネル１３を通って第２の支持体薄板５に達するよう流れ、ステータ支持体１から第２の側２７へ流出することができる。第１の通流経路Ｓ１により、新鮮な流入空気が直接第２の中空セクションへ、したがってステータ支持体の（図示）右半分に搬送され、一方、同じように、すでにステータを通って流れた空気は、ステータ支持体の箇所で半径方向に第１の中空セクション７ａに入るように導かれ、そこから空気は第２の中空セクション７ｂを迂回（ブリッジ）して直接第２の通流チャネル１３を通ってステータ支持体から流出することができる。したがって冷たい空気は、それぞれステータの一部分だけを、ステータ支持体の幾何形状により制御されて、軸方向に通流しなければならない。ステータ支持体の組み込み状況に関するさらなる詳細も、以下の図面から理解される。
【００４１】
図３は、ステータ１０におけるステータ支持体１の概略的配置を示す。ステータ１０は、図１の風力発電装置の内部に配置された発電機の一部である。図３は、第２の通流経路Ｓ２が存在する面におけるステータ支持体１の断面を示す。
【００４２】
ステータ１０は、ステータ支持体１の他に複数の通気溝１７を有し、これらの通気溝は、ステータの磁気的背部（ないし巻線支持部、magnetischen Rueckens）に配置されており、実質的に軸方向にステータ１０を通って延在する。通気溝１７に隣接してステータ１０は、ステータ巻線１９を有する。
【００４３】
ステータ１０は、空隙２１により取り囲まれている。ステータ１０の周囲には発電機ロータ５２が、そのロータ巻線５１と共に配置されている。発電機ロータ５２は、一般的に公知のようにロータハブと接続されている。
【００４４】
ステータ１０内の溝１７は、分離壁２３によって中断（区画）されている。通気溝１７と中空セクション７ａ，７ｂとの間には、ステータ支持体１の領域において流体的な連通接続が存在する。このようにして、ステータ１０内に第１の箇所においてロータハブから流入する空気流Ｓ２は、通気溝１７を通ってステータ１０に進入し、熱エネルギーをステータ巻線１９から吸収することができる。分離壁２３に達すると、空気流Ｓ２は、半径方向で内側に第１の中空セクション７ａへと偏向され、そこから空気流はステータ支持体１およびステータ１０から流出することができ、その際に、ステータ１０の第1の半部分において既に加熱された空気流Ｓ２の空気が、付加的にさらに、分離壁２３の他方の側にあるステータ巻線１９の部分を通過して流れることはできない。好ましくは分離壁２３は、ステータ支持体１の分離薄板９と同じ平面に配置されている。特に好ましくは、分離壁２３は、分離薄板９の延長部である。
【００４５】
図４から分かるように、この図は第１の通流経路Ｓ１の切断面にあり、同様の空気案内プロセスが、図３と４に示すステータ１０の右半部分のために行われる。空気は、通流経路Ｓ１に沿ってステータ１０内に流入することができ、ステータ支持体１内にある第１の通流チャネル１１を通り、しかし第２の中空セクション７ｂに直接導入され、その前に第１の中空セクション７ａに流れることはできない。そこから空気は強制的に半径方向で外側に通気溝１７に達し、そこからステータ１０の第２の側２７に達し、そこで空気はステータ１０から流出する。分離壁２３があるので、空気は、中空セクション７ｂから所望の通流方向とは逆に、すなわちロータハブに向かって逆流することはできない。これにより、加熱された空気による循環流は確実に回避される。
【００４６】
図３と４から分かるように、好ましくは少なくとも１つのファン２９が発電機５０に配設されている。ファン２９は、好ましくは、空気を発電機５０の内部から吸引し、これにより負圧を形成するように構成されている。この負圧は、通流経路Ｓ１とＳ２に沿ってステータ１０にロータハブから、すなわちステータ１０の第１の側２５から空気を吸引する。新鮮な冷却空気はステータ巻線に、一方では進入の際に側２５で通気溝に供給され、他方では分離壁２３の後方で直接供給される。したがって、分離壁の前方と後方にある、ステータ巻線１９の２つの領域に、新鮮な冷却空気を均等に供給することができる。少なくとも１つのファン２９は、好ましくは軸ジャーナル３１に固定されている。
【００４７】
図５には、２つの空気流Ｓ１とＳ２の配置が例示的に示されている。空気流Ｓ１とＳ２に沿った空気は、中空セクション７ａ，７ｂにおいて任意選択で支持ストラット１５によって渦流形成される。それ以外は、図５に示された構造に関して、図３と４の同じ構成部材を参照されない。
【００４８】
最後に図６は、図示を完全にするために、ステータ１０の端面側２５を詳細に示す。ステータ１０は、ステータ巻線を収容するための第１の半径方向領域３３と、半径方向内側でこれに隣接する第２の領域３５とを有し、第２の領域には複数の通気溝１７が形成されている。このような複数の通気溝１７を通って通流経路Ｓ２はステータ１０内に進入し、そして図３から５によればステータ１０を通って流れる。
【００４９】
前記の図１から６の説明から分かるように、本発明は、ステータに対して非常に効率的な冷却可能性を提供する。（従来の）冷却可能性では、（軸方向）深さが好ましくは０．５ｍ以上、特に好ましくは１ｍ以上であるので、従来の冷却コンセプトでは流入側だけは十分に冷却されるが、空気がその間に加熱される流出側では比較的高い発熱が生じることになる。本実施例に基づき、外部回転子型発電機に対する冷却コンセプトを示したが、本発明は内部回転子型発電機にも適用可能であることが理解される。
【００５０】
以下の形態が可能である。
（形態１）
第１の視点に記載のステータ支持体。
（形態２）
前記通流チャネルは、それぞれ前記支持体薄板の周囲にわたって均等に分散して配置されている、好ましくは形態１に記載のステータ支持体。
（形態３）
前記第１の通流チャネルは、第２の通流チャネルに対して、前記支持体薄板の周方向にずらして配置されている、好ましくは形態１または２に記載のステータ支持体。
（形態４）
前記第１と第２の通流チャネルは、同じ部分円直径上に配置されている、好ましくは形態１から３のいずれか一に記載のステータ支持体。
（形態５）
前記第１と第２の通流チャネルは、それぞれ同じ開口断面積を有する、好ましくは形態１から４のいずれか一に記載のステータ支持体。
（形態６）
前記第１と第２の通流チャネルは、前記ステータ支持体の長手軸に対して平行に配向されている、好ましくは形態１から５のいずれか一に記載のステータ支持体。
（形態７）
前記分離薄板は、複数の支持ストラットによって前記第１と第２の支持体薄板に対して支持されている、好ましくは形態１から６のいずれか一に記載のステータ支持体。
（形態８）
第２の視点に記載のステータ。
（形態９）
前記複数の通気溝は、分離壁によって中断されており、前記分離壁は、軸方向で見て、前記ステータ支持体の第１と第２の支持体薄板の間に配置されている、好ましくは形態８に記載のステータ。
（形態１０）
前記複数の通気溝の分離壁と前記ステータ支持体の前記分離薄板とは、同じ平面内に配置されている、好ましくは形態９に記載のステータ。
（形態１１）
前記複数の通気溝の前記分離壁は、前記ステータ支持体の前記分離薄板の一部として構成されている、好ましくは形態９または１０に記載のステータ。
（形態１２）
第３の視点に記載の風力発電装置の発電機。
（形態１３）
複数のファンを、発電機の内部を通る空気流を形成するために有する、好ましくは形態１２に記載の発電機。
（形態１４）
前記複数のファンは、空気を発電機の内部から吸引するように構成されている、好ましくは形態１３に記載の発電機。
（形態１５）
前記発電機は、ロータハブに向いた第１の側と、ロータハブとは反対の側の、対向する第２の側とを有し、
前記複数のファンは、前記発電機の前記第２の側に配置されており、特に好ましくは定置して配置されている、好ましくは形態１３または１４に記載の発電機。
（形態１６）
第４の視点に記載の風力発電装置。
【国際調査報告】
2020502985.tif 000009
2020502985.tif 000010
2020502985.tif 000011
2020502985.tif 000012