特許 6050552 同期発電機ステータおよび同期発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6050552

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】同期発電機ステータおよび同期発電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/24 20060101AFI20161212BHJP

   H02K 1/18 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/24 A

   H02K1/18 A

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-510980(P2016-510980)

(86)(22)【出願日】2014年4月11日

(65)【公表番号】特表2016-521537(P2016-521537A)

(43)【公表日】2016年7月21日

(86)【国際出願番号】EP2014057377

(87)【国際公開番号】WO2014177363

(87)【国際公開日】20141106

【審査請求日】2015年12月25日

(31)【優先権主張番号】102013207931.1

(32)【優先日】2013年4月30日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512197272

【氏名又は名称】ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＷＯＢＢＥＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(74)【代理人】

【識別番号】100119415

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 充

(72)【発明者】

【氏名】レール、ヨッヒェン

(72)【発明者】

【氏名】ファイト、マヌエル

(72)【発明者】

【氏名】イェプセン、トルシュテン

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−７４０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２５８６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２９５８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３０１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／００− ５／２６

Ｈ０２Ｋ １／００− １／３４

Ｆ１６Ｆ１５／００−１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータリング（３００）と、ステータコア（４００）と、前記ステータリング（３００）と前記ステータコア（４００）の間の環状ギャップ（３１０）と、前記環状ギャップ（３１０）内に複数のデカップリングユニット（５００）とを有し、
前記デカップリングユニット（５００）は、前記ステータコア（４００）の輪郭に適合する第１プレート（５１０）と、前記ステータリング（３００）の輪郭に適合する第２プレート（５３０）とを備え、
空隙と入口バルブ（５４０）を備えるマット（５２０）が前記第１および第２プレートの間（５１０，５３０）に設けられること
を特徴とする同期発電機のステータ。

【請求項2】

前記マット（５２０）は、加硫ゴム製圧力マットとして構成されることを特徴とする請求項１記載の同期発電機のステータ。

【請求項3】

ステータリング（３００）と、ステータコア（４００）と、前記ステータリング（３００）と前記ステータコア（４００）の間の環状ギャップ（３１０）と、前記環状ギャップ（３１０）内に複数のデカップリングユニット（５００）とを備える同期発電機のステータを有し、
前記デカップリングユニット（５００）は、前記ステータコア（４００）の輪郭に適合する第１プレート（５１０）と、前記ステータリング（３００）の輪郭に適合する第２プレート（５３０）とを備え、空隙と入口バルブ（５４０）を備えるマット（５２０）が前記第１および第２プレートの間（５１０，５３０）に設けられること
を特徴とする同期発電機。

【請求項4】

請求項３記載の同期発電機を有する風力発電装置。

【請求項5】

ステータリング（３００）とステータコア（４００）を有する同期発電機ステータの組立て方法であって、
ステータリング（３００）内にステータコア（４００）を挿入して、前記ステータリング（３００）と前記ステータコア（４００）の間に環状ギャップ（３１０）を設け、
前記環状ギャップ（３１０）内に複数のデカップリングユニット（５００）を挿入し、
前記デカップリングユニット（５００）は、前記ステータコア（４００）の輪郭に適合する第１プレート（５１０）と、前記ステータリング（３００）の輪郭に適合する第２プレート（５３０）とを備え、
空隙と入口バルブ（５４０）を備えるマット（５２０）が前記第１および第２プレートの間（５１０，５３０）に設けられ、
さらに複数の前記デカップリングユニット（５００）が前記環状ギャップ（３１０）に挿入された後、前記第１および第２プレート（５１０，５３０）の間の前記マット（５２０）の空隙を充填するため、前記入口バルブ（５４０）を通じて前記デカップリングユニット（５００）内に圧力媒体を導入することを特徴とする同期発電機のステータの組立て方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同期発電機ステータおよび同期発電機に関する。

【背景技術】

【0002】

同期モータは、例えば風力発電装置で用いられ、発電機ステータと発電機ロータを有する。発電機ステータは、典型的には風力発電装置のナセルに固定的に接続され、発電機ロータは、直接または間接的に（変速機を介して）風力発電装置のロータ（ないしハブロータ）に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】US6770996B2

【特許文献2】FR2979768A1

【特許文献3】DE102007040339A1

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、音響ないし音響振動の放出（エミッション）の低減を達成できる風力発電装置の同期発電機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

その目的は、第１の視点による同期発電機ステータおよび第２の視点による同期発電機によって達成される。
（第１の視点）
ステータリングと、ステータコアと、前記ステータリングと前記ステータコアの間の環状ギャップと、前記環状ギャップ内に複数のデカップリングユニットとを有し、
前記デカップリングユニットは、前記ステータコアの輪郭に適合する第１プレートと、前記ステータリングの輪郭に適合する第２プレートとを備え、
空隙と入口バルブを備えるマットが前記第１および第２プレートの間に設けられること
を特徴とする同期発電機のステータ。
（第２の視点）
ステータリングと、ステータコアと、前記ステータリングと前記ステータコアの間の環状ギャップと、前記環状ギャップ内に複数のデカップリングユニットとを備える同期発電機のステータを有し、
前記デカップリングユニットは、前記ステータコアの輪郭に適合する第１プレートと、前記ステータリングの輪郭に適合する第２プレートとを備え、空隙と入口バルブを備えるマットが前記第１および第２プレートの間に設けられること
を特徴とする同期発電機。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本発明は、ステータリング、ステータコア（コアシート積層体、Blechpaket）、ステータリング（内側または外側の片方）とステータコア（外側または内側コア）の間の環状ギャップ、およびギャップ内の複数のデカップリングユニットを有する。

【0007】

デカップリングユニットは、ステータコアの（外）輪郭に適合する第１プレートと、ステータリングの（内）輪郭に適合する第２プレートを備える。マットは、空隙と入口バルブを備えて、第１および第２プレートの間に設けられる。

【0008】

ギャップは環状ギャップ状でもよい。

【0009】

空隙は、入口バルブを通じて圧力媒体を充填できる。

【0010】

本発明の一視点によれば、前記マットは、加硫したゴム製圧力マットとして構成される。

【0011】

また本発明は、本発明により同期発電機のステータを有する同期発電機に関する。

【0012】

また本発明の他の視点（第３の視点）は、ステータリングとステータコアを有する同期発電機ステータの組立て方法に関する。ステータコアは、ステータリング内に挿入され、ステータリングとステータコアの間に環状ギャップが設けられる。複数のデカップリングユニットがそのギャップ内に挿入される。

【0013】

本発明の他の視点によれば、さらに複数のデカップリングユニットがギャップに挿入された後、第１および第２プレートの間のマットの空隙に充填するため、圧力媒体が、入口バルブを通じてデカップリングユニット内に導入される。

【0014】

本発明の第４の視点は、第１の視点による同期発電機ステータを備える第２の視点の同期発電機を有する風力発電装置にも関する。

【0015】

本発明は、ステータリングとステータコアの間のギャップに複数のデカップリングユニットを有する同期発電機ステータを提供するという概念（思想）に関する。これらのデカップリングユニットは、ステータコアからステータリングへの構造的伝播ノイズの伝達を回避するために、設けることができる。

【0016】

本発明の一視点によれば、デカップリング要素は、外側および内側プレート部分を有し、さらにフレキシブルなマット、例えばこれらの部分間にゴム製圧力マット（Gummidruckmatte）を有する。

【0017】

同期発電機、インナロータとして構成されてもよく、すなわち、発電機のロータ（回転子）がステータ（固定子）内部に設けられる。

【0018】

デカップリングユニットの２つのプレート間のマットは空隙を有することができ、圧力媒体をこの空隙に導入できる。かくて、デカップリング要素は、圧力媒体なしで、ステータリングとステータコアの間のギャップに先ず挿入され、次に続いて圧力媒体が導入され、これによってデカップリング要素はステータリングとステータコアの間のギャップを（厚さの増加をともなって）充填する。

【0019】

本発明の他の構成は、従属項の主題を構成する。

【0020】

本発明の有利さおよび例示的実施形態を下記の図面を参照して詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明による風力発電装置を模式的に示す。

【図2】第１実施形態による同期発電機ステータの斜視図を示す。

【図3】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態による同期発電機ステータ用のデカップリングユニットの斜視図を示す。

【図4】第１実施形態による同期発電機の一部を示す模式的斜視図である。

【図5】第１実施形態による同期発電機のステータの一部を示す他の模式的斜視図である。

【図6】第１実施形態による同期発電機のステータの断面を示す斜視図である。

【実施例】

【0022】

図１は、本発明による風力発電装置を模式的に示す。風力発電装置１００は、タワー１０２とナセル１０４を有する。ロータ１０６は三枚のロータブレード１０８とスピナ１１０を備え、ナセル１０４上に設けられる。動作時、ロータ１０６は、風力によって駆動されて回転し、ナセル１０４内の同期発電機のロータを回転させる。ロータブレード１０８のピッチ角は、各ロータブレード１０８の根元でピッチモータによって可変される。

【0023】

同期発電機の同期発電機ステータは、典型的には風力発電装置のナセルに固定的に接続され、同期発電機のロータは風力発電装置の空力ロータ（空気力学的、aerodynamischen）に直接（または変速機を介して）連結され、発電機ロータは風力発電装置の空力ロータの回転時に回転する。

【0024】

インナロータ式の具体的形態を下記に説明する。外部ロータ式の場合、「インナ」と「アウタ」は逆になる。

【0025】

図２は、第１実施形態による同期発電機ステータの斜視図を示す。ステータは、アウタステータリング３００、インナステータコア４００、およびステータコア４００の外周面とステータリング３００の内周面との間の環状ギャップ３１０を有する。複数のデカップリングユニット５００がこの環状ギャップ内に設けられる。デカップリングユニット５００は、ステータコア４００とステータリング３００の間の振動および／または構造体ないし固体ノイズ（Korperschall）の伝播を遮断する。

【0026】

図３（Ａ）および３（Ｂ）は、例示的な第１実施形態による同期発電機のステータ用のデカップリングユニットの斜視図をそれぞれ示す。デカップリングユニット５００は、第１および第２プレート（Blech）５１０，５３０を備え、これらのプレート間にマット５２０を備える。第１プレート５１０は、ステータコア４００の外部輪郭に適合されている。デカップリングユニット（複数）５００は、環状ギャップ３１０内に環状セグメント状に配置される。例えば２つの係留ラグ５１１を第１プレート５１０に設けてもよく、２つの係留ラグ５３１を、第２プレート５３０に設けてもよい。これらのラグ５１１，５３１は、デカップリングユニット５００の端面に設けられる。第１および第２プレート間のマット５２０は、デカップリングユニット５００の端面上の入口バルブ５４０を介して、圧力媒体で充填可能な空隙を有してもよい。

【0027】

本発明の一視点によれば、第１および第２デカップリングプレートは約２ｍｍ厚であり、マット５２０は加硫ゴム製の圧力マットによって構成される。

【0028】

図４は、例示的な第１実施形態による同期発電機の一部を示す模式的斜視図である。特に図４は、ステータリング３００とステータコア４００の間の環状ギャップ３１０に挿入されるときのデカップリングユニット５００を示す。この場合、デカップリングユニット５００は環状ギャップ３１０に挿入される。この場合、任意にマット５２０が、例えば第１および第２プレート５１０，５３０間に圧力媒体なしで設けられることができ、これによってそれは挿入がさらに容易になる。

【0029】

図５は、例示的な第１実施形態による同期発電機のステータの他の模式的斜視図を示す。同期発電機のステータは、ステータリング３００、ステータコア４００、ステータリング３００とステータコア４００の間の環状ギャップ３１０を有する。複数のデカップリングユニット５００が、このギャップ内に配置または挿入される。デカップリングユニット５００が環状ギャップ内に挿入された後、圧力媒体がマット５２０の空隙内へ、入口バルブ５４０を通じて導入できる。その結果、第１、第２プレート５１０，５３０間の間隔が、第１プレートがステータコア４００の外部輪郭に、第２プレートがステータリング３００の内部輪郭に当接するまで増大する。

【0030】

図６は、例示的な第１実施形態による同期発電機のステータの断面斜視図である。同期発電機ステータは、ステータリング３００、ステータコア４００、ステータリング３００とステータコア４００間の環状ギャップ３１０を有する。複数のデカップリングユニット５００がギャップ内に設けられる。デカップリングユニット５００は、第１および第２プレート５１０，５３０を備え、これらのプレート間にマット５２０を備える。図６のようなデカップリングユニットの構成は、図３（Ａ）および３（Ｂ）のようなデカップリングユニットに基づくものとしてもよい。

【0031】

デカップリングユニットは、このようにしてステータコア４００とステータリング３００の間に設けられる。

【0032】

圧力媒体は、マットの空隙へ入口バルブ５４０を通じて導入でき、これによってステータリング３００とステータコア４００間のギャップを充満することができ、トルクの伝達のために加圧されることができる。デカップリングユニットは、発電機のエアギャップを調節するために用いることもできる。

【0033】

本発明によれば、ステータリング３００とステータコア間のギャップ内のデカップリングユニットの使用によって、構造体ノイズ伝播の遮断（Korperschallentkopplung）および／または振動の遮断が提供され、この結果、同期発電機の音響放出（音響ノイズの放出）が顕著に低減される。

【0034】

本発明による同期発電機は、風力発電装置または水力発電層のための低速回転同期発電、特にリング状発電機を提供する。同期発電機は、１ＭＷ超の定格出力を有する。同期発電機の回転速度は４０ｒｐｍ未満、特に２０ｒｐｍ未満である。

【0035】

本発明により、４ｍ超の直径を有する同期発電機が提供される。さらに同期発電機は、他励式同期発電機として構成される。

【符号の説明】

【0036】

１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ
３００ ステータリング、アウタステータリング
３１０ 環状ギャップ
４００ ステータコア、インナステータコア
５００ デカップリングユニット
５１０ 第１プレート
５１１，５３１ ラグ
５２０ マット
５３０ 第２プレート
５４０ 入口バルブ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】