特許 6169140 発電機のポールシュー

(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】6169140

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】発電機のポールシュー

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/18 20060101AFI20170713BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/18 B

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-173506(P2015-173506)

(22)【出願日】2015年9月3日

(62)【分割の表示】特願2014-501552(P2014-501552)の分割

【原出願日】2012年3月23日

(65)【公開番号】特開2015-216843(P2015-216843A)

(43)【公開日】2015年12月3日

【審査請求日】2015年9月3日

(31)【優先権主張番号】102011006682.9

(32)【優先日】2011年4月1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】グーデヴェル、ヴィルコ

(72)【発明者】

【氏名】ヒルデブラント、アルノ

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０９５１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６１０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５３１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−１４８６０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−００９４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８８０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４７７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層して構成されたポールアセンブリ（４）と、
該ポールアセンブリ（４）の周囲に配置された少なくとも１つの巻線（６）と、
前記ポールアセンブリ（４）の少なくとも１つの端部に、前記ポールアセンブリ（４）と前記巻線（６）との間で当該ポールアセンブリの長手方向（Ａ）に配置された少なくとも１つの端部材（１）と、を有するポールシューであって、
前記端部材（１）は丸められたエッジを有し、これにより前記端部材（１）と前記ポールアセンブリ（４）との間にエッジのない移行部を、前記巻線に対して形成し、
前記端部材（１）及び／又は側部材（５）は、突き出た少なくとも１つの端縁部を有し、該端縁部は前記巻線（６）に対して平行に延在し、
前記端部材（１）は、エレメント（２、３）に載置されて前記ポールアセンブリ（４）上に設けられている、
ポールシュー。

【請求項2】

前記端部材（１）及び／又は前記側部材（５）は凹形に構成されており、これにより前記巻線を凹面の窪みに収容する、請求項１に記載のポールシュー。

【請求項3】

前記端部材（１）及び／又は前記側部材（５）はＵ字形に形成され、かつ、前記ポールアセンブリ（４）と前記巻線（６）の間に配されている、請求項１または２に記載のポールシュー。

【請求項4】

前記ポールアセンブリ（４）と前記巻線（６）との間に配置された絶縁材料を有しており、
前記絶縁材料は、前記ポールアセンブリ（４）と前記巻線（６）との間に接着結合を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載のポールシュー。

【請求項5】

前記絶縁材料は、繊維複合材料またはガラス繊維強化プラスチックを有する、請求項４に記載のポールシュー。

【請求項6】

前記繊維複合材料は、メタアラミド繊維を有する、請求項５に記載のポールシュー。

【請求項7】

前記ポールシューが組み立てられた状態で、前記積層されたポールアセンブリ（４）を長手方向に貫通する本体（７）が、当該ポールアセンブリ（４）の両端部において該ポールアセンブリのプレートを超えて突き出ており、前記端部材（１）の少なくとも１つに係合している、請求項１から６のいずれか一項に記載のポールシュー。

【請求項8】

前記本体（７）は、エレメント（２，３）の少なくとも１つに係合している、請求項７に記載のポールシュー。

【請求項9】

前記本体（７）は、前記ポールアセンブリ（４）の最外側のプレートと、両端部または少なくとも１つの端部において面一に終端するように構成されている、請求項７または８に記載のポールシュー。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか一項に記載のポールシューを有する発電機。

【請求項11】

前記ポールシューは、発電機のロータのベルトまたはステータの形の支持体に固定されている、請求項１０に記載の発電機。

【請求項12】

請求項１０または１１に記載の発電機を有する風力発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポールシュー、とりわけ発電機のポールシューに関する。

【背景技術】

【0002】

ポールシューは、例えば鉄のような高透磁性の材料から作製される構成部材である。ポールシューは、永久磁石または巻線の磁束線を規定の形状で出現させ、分布させるために用いられる。例えば電動機では、励磁界がポールシューによって円弧状に電機子の上に分布される。これにより電機子の回転に沿って磁束密度の経過が均一になる。ここではステータだけがポールシューを有することができるのではなく、直流モータの電機子またはターボ発電機のロータ（回転子）も有することができる。ここで電気的に励磁される交流／三相機械のポールシュー並びに直流モータの電機子は、渦電流損を回避するため、一般的に積層して構成される。

【0003】

風力発電装置では、三相非同期発電機または三相同期発電機が使用され、これらはそれぞれポールシューをロータないしはステータ内に有する。風力発電装置の発電機の大きさがますます大きくなり、これに伴って負荷も増大しているので、ポールシューの公知の実施形態は機械的および熱的観点でその負荷限界に突き当たっている。

【0004】

従来技術として本発明は以下の刊行物を前提にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＤＥ１９８５９０６５Ａ１

【特許文献2】ＵＳ３４４５７０２Ａ

【特許文献3】ＤＥ９５１９４３Ｂ

【特許文献4】ＤＥ１０２００６０２９６２８Ａ１

【特許文献5】ＤＥ３８０４７２８Ａ１

【特許文献6】ＡＴ１８０９８２Ｂ

【特許文献7】ＤＥ３８７３２８Ａ

【特許文献8】ＤＥ１９１１５９６Ｕ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし従来技術から公知の解決手段は、風力発電装置の発電機のポールシューを、風力発電装置の長期の運転時間に亘って（通常は２０年以上）ポールシューをより確実にその支持体（例えば発電機のロータまたはステータ）に固定できるように構成するのには特に適したものではないことが示されている。そのため、運転時間の経過中に作用する遠心力のため、個々のポールシューが完全にまたは部分的に解離することが繰り返し発生し、このことは風力発電装置の運転時に重大な問題を引き起こし、最悪の場合には発電機全体を破壊してしまう。

【0007】

本発明の課題は、とりわけ風力発電装置の発電機のポールシューを機械的および／または熱的観点で改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によればこの課題は、請求項１の特徴を備えるポールシュー、請求項１０の特徴を備える発電機、並びに請求項１２の特徴を備える風力発電装置によって解決される。有利な改善実施形態は従属請求項に記載されている。

【0009】

（形態１）本発明の第１の側面によれば、積層して構成されたポールアセンブリと、該ポールアセンブリの周囲に配置された少なくとも１つの巻線と、前記ポールアセンブリの少なくとも１つの端部に、前記ポールアセンブリと前記巻線との間で当該ポールアセンブリの長手方向に配置された少なくとも１つの端部材と、を有するポールシューであって、前記端部材は丸められたエッジを有し、これにより前記端部材と前記ポールアセンブリとの間にエッジのない移行部を、前記巻線に対して形成し、前記端部材及び／又は側部材は、突き出た少なくとも１つの端縁部を有し、該端縁部は前記巻線に対して平行に延在し、前記端部材は、エレメントに載置されて前記ポールアセンブリ上に設けられている、ポールシューが提供される。
（形態２）前記ポールシューにおいて、前記端部材ないし側部材、または前記端部材と側部材（前記端部材及び／又は前記側部材）は凹形に構成されており、これにより前記巻線を凹面の窪みに収容することが好ましい。
（形態３）前記ポールシューにおいて、前記端部材及び／又は前記側部材はＵ字形に形成され、かつ、前記ポールアセンブリと前記巻線の間に配されていることが好ましい。
（形態４）前記ポールシューにおいて、前記ポールアセンブリと前記巻線との間に配置された絶縁材料を有しており、前記絶縁材料は、前記ポールアセンブリと前記巻線との間に接着結合を形成することが好ましい。
（形態５）前記ポールシューにおいて、前記絶縁材料は、繊維複合材料またはガラス繊維強化プラスチックを有することが好ましい。
（形態６）前記ポールシューにおいて、前記繊維複合材料は、メタアラミド繊維を有することが好ましい。
（形態７）前記ポールシューにおいて、前記ポールシューが組み立てられた状態で、前記積層されたポールアセンブリを長手方向に貫通する本体が、当該ポールアセンブリの両端部において該ポールアセンブリのプレートを超えて突き出ており、前記端部材の少なくとも１つに係合していることが好ましい。
（形態８）前記ポールシューにおいて、前記本体は、エレメントの少なくとも１つに係合していることが好ましい。
（形態９）前記ポールシューにおいて、前記本体は、前記ポールアセンブリの最外側のプレートと、両端部または少なくとも１つの端部において面一に終端するように構成されていることが好ましい。
（形態１０）本発明の第２の側面によれば、形態１から９のいずれか１に記載のポールシューを有する発電機が提供される。
（形態１１）前記発電機において、前記ポールシューは、発電機のロータのベルトまたはステータの形の支持体に固定されていることが好ましい。
（形態１２)本発明の第３の側面によれば、形態１０または１１に記載の発電機を有する風力発電装置が提供される。

【発明を実施するための形態】

【0010】

したがって、積層して構成されたポールアセンブリと、該ポールアセンブリの周囲に配置された少なくとも１つの巻線と、前記積層されたポールアセンブリをその長手方向に貫通する本体と、を有するとりわけ発電機のポールシューが提供される。ここで前記本体は、横方向に配向された複数の係合個所、好ましくは横方向に配向された最大で３つの係合個所を有し、当該係合個所には、前記ポールシューを支持体に、とりわけ発電機のロータまたはステータに固定するためにそれぞれ１つの保持手段が係合することができる。

【0011】

ここで有利には、支持体とのポールシューの固定個所の数を低減することができる。これらの接続個所（固定個所）は支持体には障害的に作用する。なぜなら対応の孔部、ボルト、ネジ等を有しなければならないからである。支持体の構成も、ポールシューの固定個所の設定により制限される。

【0012】

したがって本発明によれば好ましくは、最大で３つの係合個所がポールシューのポールアセンブリに設けられる。これにより支持体をより自由に構成することができ、ポールシューを小さな労力でそこに取り付けることができる。例えば支持体内の冷却もポールシューに対してより良好に作用することができる。なぜなら熱伝導が少数の固定個所によってしか妨げられないからである。支持体内または支持体の下方にある冷却部をポールシューにより接近して配置することもできる。なぜなら冷却部は、固定個所が比較的少数であるので、その配置がさほど妨げられないからである。ここで好ましくは３つの係合個所をポールアセンブリに設けることができるが、しかし特に好ましくは２つだけの係合個所、またはただ１つの係合個所を設けることもできる。

【0013】

本発明の一側面によれば、最大で３つの係合個所がポールアセンブリの端部に、および場合により中央部に設けられている。これによりポールアセンブリの安定した固定を、少数の係合個所と固定手段とによっても達成することができる。

【0014】

本発明の別の一側面によれば、最大で３つの係合個所が設けられており、当該係合個所の間にあるポールシューの面を介して熱を、ポールシューから支持体内にある、とりわけ発電機のロータまたはステータ内にある少なくとも１つの冷却領域に放出することができる。このようにしてポールアセンブリの係合個所の低減により、支持体内の冷却部と共同して、ポールシューの冷却の改善が達成できる。

【0015】

本発明の一側面によれば、保持手段はとりわけ強度Ｍ２４のネジである。これらのネジによって簡単に固定を行うことができる。例えばＭ２４ネジのようなより強度のあるネジを使用することによってさらに確実な固定を行うこともできる。

【0016】

本発明は、積層して構成されたポールアセンブリと、該ポールアセンブリの周囲に配置された少なくとも１つの巻線と、該ポールアセンブリと該巻線との間に配置された絶縁材料と、を有するとりわけ発電機のポールシューにも関する。絶縁材料は、ポールアセンブリと巻線との間に接着結合を形成する。

【0017】

ここで有利には絶縁材料を接着結合部として使用すると、ポールアセンブリに対して巻線がより確実に保持されるようになり、例えば発電機のロータに発生するポールシューへの遠心力が、ポールアセンブリに対する巻線の大きな変位を引き起こすことができなくなる。

【0018】

本発明の一側面によれば、絶縁材料は繊維複合材料および／またはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）を有する。この種の絶縁材料は、可撓性、安定性かつ耐負荷性である。繊維複合材料ないしガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）は非導電性であり、したがって電気絶縁に用いられる。これらは伝熱性が良く、ポールシューで絶縁材料として使用する際に、熱を巻線からプレートに伝達することができ、そこから熱を冷却手段により放出することができる。さらに繊維複合材料ないしガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）は接着剤により含浸することができ、または接着剤を被覆することができ、これにより巻線とポールシューの積層アセンブリとの間に接着接合を形成することができる。

【0019】

本発明の別の一側面によれば、繊維複合材料はメタアラミド繊維を有する。この種の繊維は、ノーメックス（登録商標）またはケブラー（登録商標）としても知られている。これらの繊維は、従来から絶縁材料として使用される材料と比較して重量が軽く、厚さが薄く、非常に安定している。

【0020】

本発明は、積層して構成されたポールアセンブリと、該ポールアセンブリの周囲に配置された少なくとも１つの巻線と、該ポールアセンブリと該巻線との間でその長手方向に前記ポールアセンブリの少なくとも１つの端部に設けられた少なくとも１つの端部材と、を有するとりわけ発電機のポールシューにも関する。前記端部材は丸められたエッジを有し、これにより端部材とポールアセンブリとの間にエッジ（角）のない移行部を、巻線に対して形成する。

【0021】

ここで有利には、丸められた端部材により、ポールアセンブリのエッジにおける巻線および絶縁材料の損傷を回避することができる。

【0022】

本発明の一側面によれば、端部材および／または側（サイド）部材は凹形に、すなわち内側に向かって湾曲して構成されており、これにより巻線を凹面の窪みに収容する。これにより、例えば作用する遠心力によって巻線が浮き上がるのが回避ないし低減される。

【0023】

本発明の別の一側面によれば、端部材および／または側部材は、突き出た少なくとも１つの端縁部を有し、この端縁部は巻線に対して平行に延在する。この端縁部によって代替的にまたは付加的に、巻線がポールアセンブリの上方端縁部を超えて浮き上がることを回避できる。

【0024】

本発明の一側面によれば、端部材が、エレメントに載置されてポールアセンブリ上に設けられている。このエレメントにより、ポールアセンブリの最外側のプレートとプレートの接続部との間の接続を長手方向に行うことができ、この接続はさらに端部材によって平滑かつ面一に閉鎖され、これにより絶縁材料および巻線に対して滑らかな表面が保証される。さらに端部材は電気絶縁にも作用する。なぜなら巻線とポールアセンブリとの間に間隔を規定するからである。好ましくは端部材により２０ｍｍの間隔が設けられ、これにより漏れ電流が回避される。

【0025】

本発明の実施例および利点を以下、図面を参照して詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】組み立てられた状態での一ポールシューの斜視図である。

【図2】展開図の形態の一ポールシューの斜視図である。

【図3】展開図の形態のポールシューの斜視断面図である。

【図4】組み立てられた状態でのポールシューの斜視断面図である。

【図5】ポールシューの端部の第１詳細斜視図である。

【図6】ポールシューの端部の第２詳細斜視図である。

【図7】ポールシューの端部の第３詳細斜視図である。

【図8】ポールシューの端部の第４詳細斜視図である。

【図9】第１実施形態を前方から見たエッジ丸め部の詳細斜視図である。

【図10】第１実施形態を後方から見たエッジ丸め部の詳細斜視図である。

【図11a】第２実施形態を前方から見たエッジ丸め部１の詳細斜視図である。

【図11b】第２実施形態のエッジ丸め部１の平面図である。

【図11c】第２実施形態のエッジ丸め部１の正面図である。

【図11d】第２実施形態のエッジ丸め部１の詳細図である。

【実施例】

【0027】

図１は、組み立てられた状態でのポールシューの斜視図を示す。この図にはポールアセンブリ４の上方領域が示されており、この上方領域は１つの巻線６または多数の巻線６により取り囲まれる。ポールアセンブリ４の両端部には、それぞれの端部材１の上方端部が示されている。ポールシューは支持体９の上に固定して図示されている。支持体９は、例えば発電機のロータまたはステータとすることができる。

【0028】

図２は、展開図の形態のポールシューの斜視図を示す。図３は、展開図の形態のポールシューの斜視断面図を示す。図４は、組み立てられた状態でのポールシューの斜視断面図を示す。

【0029】

ポールシューの内部は多数のプレートによって（積層）形成され、これらのプレートはポールアセンブリ４の形のポールシューの鉄心（ないしシート）をともに形成する。ポールシューの積層構成によってポールシュー内部の渦電流を回避し、または少なくとも低減することができる。ここで複数のプレートは長手方向Ａに順次接合され、これによりポールアセンブリ４を形成する。ポールアセンブリの上方端縁部、すなわち支持体９と反対の側ではポールアセンブリ４に突起が形成されている。この突起は巻線６を超えて側方に突き出ており、これにより巻線を支持体９に関して半径方向に保持する。

【0030】

さらに図２には、Ｕ字形の側（サイド）部材５が示されており、この側部材はポールアセンブリ４と巻線６との間に設けることができる。側部材５はＵ字形である。すなわち上部と下部で折曲げられた２つのエッジにより形成されており、これにより同様に巻線６を超えて側方に突き出て、支持体９に関して巻線を半径方向に保持する。ここで半径方向の遠心力に対抗作用するためにはＵ字形側部材５の上方端縁部だけが必要である。したがってＵ字形側部材５はＬ字形に、すなわち上部で折曲げられた１つの端縁部（ないしエッジ）により形成することもできよう。

【0031】

したがって巻線６を超えて突き出る突起は、ポールアセンブリ４の上方端縁部によって、もしくはＵ字形側部材５の上方端縁部によって構成することができ、または２つのエレメント４，５に対応の突起を共通に設けることもできる。

【0032】

積層されたポールアセンブリ４の周囲には絶縁材料が設けられている。絶縁材料の周囲には巻線６が配置される。絶縁材料は、ポールアセンブリ４と巻線６とを電気的に互いに絶縁する。さらに絶縁材料は、電流の流れる巻線６からポールアセンブリ４への良好な熱伝導に寄与し、粘着性の絶縁材料としてポールアセンブリ４に対する巻線６の安定性を支援する。すなわちポールアセンブリ４の上方エッジおよび／または側部材５の上方端縁部に加えてまたはその代わりに、半径方向の力に対抗作用する。

【0033】

絶縁材料は図２には図示されていない。しかしその構成および形態はＵ字形側部材５の構成および形態に対応する。これにより、巻線６を支持体９およびポールアセンブリ４に対して完全に絶縁し、巻線６から支持体９およびポールアセンブリ４への熱伝達を保証し、ポールアセンブリ４に対する巻線６の安定性を改善する。

【0034】

ポールアセンブリ４の長手方向Ａでの両端部には、すなわちポールアセンブリの端面には、種々のエレメント１，２，３がそれぞれ１つ配置されており、これらについては図５から１１ｄを参照して詳細に考察し、説明する。ここでエレメント１，２，３は、ポールアセンブリ４のそれぞれの端部において巻線を受け止め、案内するために用いられる。

【0035】

さらにポールシューは、例えば円筒状のピン（ないしロッド）７として構成することのできる本体７を有する。このピン７は、長手方向Ａにポールアセンブリ４のプレートを貫通し、プレートをともに保持する。ここでピン７はポールアセンブリ４の両端部においてプレートを超えて突き出ており、これによりエレメント１，２，３の少なくとも１つに係合する。図５から１１ｄを参照のこと。とりわけピン７は、ポールアセンブリ４の最外側のプレートと、両端部または少なくとも１つの端部において面一に終端するようにも構成することができる。したがってピン７は以下では、長手ピン７と称するべきである。

【0036】

ポールシューを横切る方向には支持体９の方向に、係合個所（複数）が長手ピン７に設けられている。このためにポールアセンブリ４の対応のプレートが開口部（ないし切欠き、Aussparung）を有する。長手ピン７のこれら係合個所には、ネジまたはボルト８がポールアセンブリ４の開口部を通って係合することができる。この開口部はまた支持体９に設けられている。したがって長手方向Ａに対して横方向（直交方向）に係合するこれらのボルト８は横ボルト８と称するべきである。支持体９が例えば発電機のロータの外側ベルト９（ベルト９）であれば、ポールシューを横ボルト８によってこれに固定することができる。

【0037】

本発明によれば、図示のポールシューは横方向に配向された最大で３つの係合個所を有する。ここでは例えば２つの係合個所をポールシューの両端部の近傍に、２つの係合個所が互いにできるだけ広く離間し、横ボルト８がしっかり確保されて長手ピン７に係合できるように配置することができる。場合により第３の横ボルト８が、長手方向Ａで長手ピン７の略中央に設けられた第３の係合個所に係合することができる。このようにして可及的に大きな間隔を横ボルト８の間に取ることが可能になる。これらの中間空間の間でポールシューは、ポールアセンブリ４の対応する側部を介して支持体９と直接接触し、これによりポールシューから支持体９への直接的な熱伝導が行われる。

【0038】

この熱は例えば電流の流れる巻線６によって引き起こされ得るものであり、ポールシューの過熱および損傷を回避するために、この熱はできるだけ良好に排出しなければならない程度にまで達することもある。このために熱を支持体９に排出（消散）するためには、可及的に多数で一貫した接触面がポールアセンブリ４と支持体９との間に存在するのが有利である。ここでは例えば冷却部を支持体９内に設けることができ、この冷却部は好ましくは接触領域の直下に延在する。すなわち横ボルト８の間に延在する。

【0039】

したがって、ポールシューを可及的に少数の横ボルト８により支持体９に固定できると有利であり、望ましいことである。なぜならこれにより、支持体９内の冷却部を、ポールアセンブリ４と支持体９との間の接触面に直接設けることのできる領域が拡大するからである。例えばポールシューはこれまでの風力発電装置の発電機の場合、横ボルト８としての１０個のＭ１２ネジによりロータに固定されていたが、本発明では横ボルトとしての例えば３つのネジだけにより固定が行われる。しかしこれらのネジは同じ固定確実性を達成するためにＭ２４ネジとして構成することができる。しかし横ボルト８の低減は、それにより固定の安定性が変わらない場合にだけ可能であるが、ポールアセンブリ４のプレートが長手ピン７により長手方向Ａにともに保持されるから可能である。

【0040】

このような長手に延在するピン７はこれまで使用されていなかった。なぜなら横ボルト８としての多数の小さなＭ１２ネジによって、支持体９上でポールアセンブリ４を安定して固定することができたからである。しかし支持体９上でのポールアセンブリ４の固定が比較的少数の横ボルト８により実施される場合、このことはポールアセンブリ４の個々のプレート間の安定性を低減するので、この安定性が長手ピン７により補償される。このことは、長手ピン７と最大で３つの横ボルト８を配置することにより、これまでポールアセンブリ４の全長に亘って分布配置された例えば１０個の小さな横ボルト８よるのと同等の安定性が、支持体９に対するポールアセンブリ４の安定性において達成できることを意味する。しかしこれにより拡大された個々の少数の横ボルト間の自由空間は支持体９への良好な熱伝達を可能にし、これによりポールアセンブリ４の冷却性、ひいては巻線６の冷却性が改善される。

【0041】

ポールアセンブリ４と支持体９との間のこの熱伝導を改善するために、ポールアセンブリ４と支持体９との間に熱伝導改善手段、例えば伝熱ペーストを設けることができる。

【0042】

さらに従来では、ポールアセンブリ４のプレートが支持体において、すなわちポールアセンブリ４の支持体９に当接する側において溶接継ぎ目を介して互いに結合されることに注意すべきである。このためにプレートには対応の切欠き（ないし開孔部、Aussparung）が設けられるか、またはポールアセンブリ４の組み立てられたプレートに埋設される。次にこの切欠きには溶接材料が導入される、すなわち盛り付けられる。この溶接継ぎ目（シーム）が本発明の長手ピン７に加えて使用されると、この切欠き内で溶接材料と支持体９との間に空気の充たされた中間空間が形成されることがある。このような中間空間は、ポールアセンブリ４と支持体９との間の熱伝導性を悪化させる。したがってとりわけこの中間空間には熱伝導改善手段、例えば伝熱ペーストを充填して、切欠きに封鎖された空気の熱絶縁作用を回避する。

【0043】

本発明によれば、ポールシューにおける絶縁材料として、繊維複合材料またはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）を有する材料が使用される。この材料には接着材を施し、ポールアセンブリ４と巻線６との間にこのようにして接着結合を形成することができる。ここで絶縁材料は、１つにはポールアセンブリ４と巻線６との間の電気絶縁並びに良好な熱伝導性が保証されるように設けるべきである。もう１つには、ポールアセンブリ４と巻線６との間で、巻線６がポールアセンブリ４に対して運動しないような接着作用を達成すべきである。この種の相対運動は、例えばポールシューを発電機のロータに使用する場合、遠心力によって引き起こされ得る。これにより最悪の場合、巻線６が少なくとも部分的にポールアセンブリ４から半径方向に、すなわち支持体９に対して直角に解離することがあり、これによりポールシューはその作用を失い、ないしはその作用が少なくとも低減され、解離した巻線６によって周囲が損傷することがある。

【0044】

運転中にこのような解離を回避するために、さらなる機械的対策の他に絶縁材料による接着結合を形成することができ、これによりこの解離の状況を、遠心力が強力で継続的な運転でも確実に回避し、または少なくともその発生確率を低減することができる。

【0045】

本発明によれば、良好な熱伝導性を有する絶縁材料を使用するのがさらに有利である。これにより、励磁電流によって惹起される巻線６の熱を、可能な限り絶縁材料を介してポールアセンブリ４に伝達し、さらに熱をそこから例えば支持体９とその冷却部を介してポールシューから排出することができる。このために伝熱ペースト等をポールアセンブリ４と絶縁材料との間に、および／または絶縁材料と巻線６との間に設けることができる。

【0046】

本発明によれば絶縁材料として、例えばアラミド繊維から成る繊維複合材料が使用される。アラミド繊維は、アラミドまたは芳香族ポリアミド（ポリアラミド）から成る繊維である。これらは例えば商品名「ノーメックス（登録商標）」および「ケブラー（登録商標）」で普及している。これらの繊維には、防炎のために特別に使用されるメタアラミド繊維も含まれる。

【0047】

このアラミド繊維のアラミド紙としての一適用は、例えば電気モータでの電気絶縁としての使用、またはトランスでの相絶縁としての使用である。この紙は非常に薄く、同時に非常に安定している。その紙特性に基づき、例えばエポキシ樹脂のような樹脂を含浸し、または接着剤を被覆することができ、これにより粘着性の表面を得ることができる。

【0048】

このようにしてアラミド紙により絶縁材料を形成することができる。この絶縁材料は厚さが薄く、重量が小さくても高い機械的負荷に耐えることができ、同時に粘着性を付与することができる。ここでは、異なる発電機回転速度の際に巻線６に作用することのある変動遠心力によってせん断応力が発生することがあり、このせん断応力は絶縁材料によって吸収できなければならない。

【0049】

ここでは、製造工程によってポールアセンブリ４に溶接突起（Schweisspickel ）が発生し得ることにも注意すべきである。これらの溶接突起は絶縁材料を貫通し、これによりポールアセンブリ４と巻線６との間に導電接続を形成することがある。このような僅かな導電接続は、ポールアセンブリ４と巻線６との間にフラッシュオーバを引き起こすことがある。このようなフラッシュオーバは接続部を拡張することとなり、そのため絶縁がもはや存在しないこととなる。したがって絶縁材料は、例えばアラミド紙のような材料が有利である。アラミド紙の機械的安定性は、絶縁材料の厚さが適当であっても溶接突起のような点状で尖った負荷にも耐えることができる。

【0050】

樹脂を含浸した、または接着剤が被覆されたアラミド紙を有する絶縁材料によるポールシューの製造は、次のように行うことができる。

【0051】

まずポールシューのポールアセンブリ４がプレートから作製される。ここでこれらのプレートは長手ピン７により、または別の措置と手段（ないし材料）を介してともに保持することができる。さらなる工程として、アライド紙が切断され、ポールアセンブリ４と巻線６の幾何形状に適合される。次にアラミド紙が樹脂により含浸され、または接着剤により被覆され、場合により乾燥され、これにより樹脂ないし接着剤が紙内に、ないし紙に付着して留まる。このために含浸されたアラミド紙を加熱下で圧縮して、所望の幾何形状を得ることができる。この場合、圧縮によってアラミド紙の厚さを薄くすることもできる。これによりアラミド紙に、例えば長手方向Ａに折曲げられたエッジを有する安定した幾何形状を付与することができ、これにより絶縁材料のＵ字形プロフィールが達成される。このようにして巻線６をＵ字形の絶縁材料内に収容することができ、したがってポールアセンブリ４と側部材５の対応する幾何形状、すなわち巻線６を収容するための突き出たエッジを有する対応の幾何形状を部分的にまたは完全に省略することができる。

【0052】

次にアラミド紙を絶縁材料としてポールアセンブリ４の側面部の周囲に配置する。ポールアセンブリ４の端部ではエレメント１によって絶縁を行うことができる。次に巻線６が粘着性のアラミド紙の周囲に巻回され、これにより巻線がアラミド紙に付着し、アラミド紙はさらにポールアセンブリ４に付着する。

【0053】

図５は、ポールシューの端部の詳細斜視図を示す。長手方向Ａに延在する切欠き（開孔部）を有するポールアセンブリ４が図示されており、この切欠きには長手ピン７（図示せず）を嵌め込むことができる。ポールアセンブリ４の端部には、付加的アセンブリ３と称するべき第１のエレメント３が配設されている。付加的アセンブリ３はポールアセンブリ４の幾何形状に適合して構成されており、ポールアセンブリ４の最外側のプレートを成す。しかし付加的アセンブリ３は同時にその側方に切欠き（凹部）を有し、エレメント１、すなわちエッジ丸め部１（図８から１１ｄを参照）はこの付加的アセンブリ３のエッジの上に被さることができる。言い替えると、付加的アセンブリ３はポールアセンブリ４の矢形形状（Pfeilung）に適合して構成されていない。

【0054】

図６は、ポールシューの端部の第２詳細斜視図を示す。付加的アセンブリ３には、押圧部材２と称するべき第２のエレメント２が配設されている。押圧部材２は、付加的アセンブリ３の幾何形状に適合されており、押圧部材２は上方領域においては付加的アセンブリ３より短く構成されている。したがって付加的アセンブリ３は押圧部材２を超えて突き出て図示されている。これにより押圧部材２は上方領域においてその下方（図示右手奥）にある付加的アセンブリ３から隆起しており、エッジ丸め部１は側方にも、上方領域においても押圧部材２の上に被さることができる。

【0055】

図７は、ポールシューの端部の第３詳細斜視図を示す。この図では長手ピン７が切欠き（開孔部）に嵌め込まれており、長手ピンはポールアセンブリ４のプレートも、付加的アセンブリ３および押圧部材２も同じように貫通する。このようにしてポールアセンブリ４のプレート、付加的アセンブリ３および押圧部材２は長手ピン７によってともに保持される。ここで長手ピン７は付加的アセンブリ３と押圧部材２を芯合わせする。構造を確保するために押圧部材２は長手ピン７と溶接される。

【0056】

図８は、ポールシューの端部の第４詳細斜視図を示す。この図では端部が、エッジ丸め部１と称するべき第３のエレメント１によって閉鎖されている。エッジ丸め部１によるこの閉鎖によって、ポールアセンブリ４の表面は平坦で滑らかに形成され、したがって巻線６はポールアセンブリ４の両端部においても滑らかに確実に当接することができる。別の言い方で表現すれば、エッジ丸め部１は、巻線６の下方、すなわちポールアセンブリ４の端部側のエレメント１，２，３において、支持体にある鋭いエッジまたは折れ曲がり部によって発生し得る巻線６の損傷を阻止する。ここで例えば押圧部材２と長手ピン７との間の溶接結合部は、エッジ丸め部１によって覆われる。

【0057】

絶縁材料はポールアセンブリ４の端部の周囲に、すなわちエッジ丸め部１の上方に形成することもでき、これにより絶縁材料の損傷も滑らかなエッジ丸め部１によって回避することができる。その代わりにまたはそれに加えて、エッジ丸め部１自体を絶縁性材料から形成することができ、これにより、この領域においては場合により絶縁材料を省略することができ、製造時の材料および時間を節約することができる。

【0058】

図９は、第１実施形態を前方から見たエッジ丸め部１の詳細斜視図を示す。図１０は、第１実施形態を後方から見たエッジ丸め部１の詳細斜視図を示す。

【0059】

ここではエッジ丸め部１が、付加的アセンブリ３と押圧部材２を側方で完全に取り囲むことができるように構成されていることが分かる。これにより絶縁材料と巻線６に対して平坦で滑らかな表面が形成される。さらにエッジ丸め部１は上部および下部において突き出た端縁部を有し、これにより巻線６をこれらの方向に、例えば回転運転時に発生する遠心力に抗して保持することができる。さらにエッジ丸め部１は切欠き（凹部）１ａを有し、この切欠きには巻線６の端部を調整するために帯材（Band）を案内することができる。

【0060】

ここで本発明によれば、エレメント１，２，３の組み合わせ、すなわち付加的アセンブリ３，押圧部材２およびエッジ丸め部１が設けられる。これまではヘッド部材を設けて、積層したポールアセンブリ４の端部を閉鎖することが知られていた。この場合、これまでは長手ピン７は使用されておらず、その代わりに積層したポールアセンブリ４は複数の小さな横ボルト８によって支持体９に固定されていた。

【0061】

しかし本発明によれば長手ピン７が設けられ、これによりポールアセンブリ４の複数のプレートがともに保持され、少数のしかし強固な横ボルト８に対する固定部として用いられる。そのため長手ピン７はポールアセンブリ４の最外側のプレートを超えて突き出ることができ、その場合はそこで固定されなければならない。ポールアセンブリ４のこの延長部に端部材が載置されれば、ポールシューの重量と長さが不利なことに増大する。例えば厚さ２６ｍｍの端部材がポールアセンブリ４の端部に載置されることとなる。

【0062】

したがって本発明によれば、複数のエレメント１，２，３の組み合わせが、ポールアセンブリ４の端部に端部材として設けられる。付加的アセンブリ３はポールアセンブリ４の最外側のプレートとして、例えば１８ｍｍの厚さを有する。付加的アセンブリ３は、エッジ丸め部１を収容するために側方の切欠きを備えたポールアセンブリ４のプレートに相当する。押圧部材２は例えば６ｍｍの厚さを有し、長手ピン７の固定に用いられる。エッジ丸め部１は例えば３ｍｍの厚さを有し、ポールアセンブリ４の端部（角）を丸くする。エッジ丸め部１を押圧部材２の上に配置することにより、ポールアセンブリ４の本発明のヘッド部材１，２は９ｍｍの全厚を有する。

【0063】

ヘッド部材の厚さを低減することにより、従来のヘッド部材に対して材料の節約が達成される。この材料の節約は使用される銅に影響する。なぜならこれまでのヘッド部材は銅から作製されていたからである。ここで１つのポールシュー当たりで、風力発電装置の発電機の考察対象たるポールシューでは材料の節約が２．３１ｋｇに達することができる。これにより７２個のポールシューでは、１６６．３ｋｇの銅を節約することができる。

【0064】

図１１ａは、第２実施形態を前方から見たエッジ丸め部１の詳細斜視図を示す。図１１ｂは、第２実施形態のエッジ丸め部１の平面図を示す。図１１ｃは、第２実施形態のエッジ丸め部１の正面図を示す。図１１ｄは、第２実施形態のエッジ丸め部１の詳細図を示す。

【0065】

この第２実施形態では、エッジ丸め部１が膨らみを有する。すなわちエッジ丸め部１は、巻線６を凹面の窪みに収容できるよう凹形に構成されている。これによりエッジ丸め部１に対する巻線６の変位（ズレ）が抑制される。この変位は、ポールシューが例えば発電機のロータ上で回転する際に遠心力によって発生し得るものである。

【0066】

エッジ丸め部１の幾何形状によって、巻線６が熱により膨張して、冷却され緊張された状態よりもポールアセンブリ４の周囲に緩く配置される場合でも、巻線６は凹面の窪みに保持される。

【0067】

これに対して表面が平らであると、巻線６が例えば加熱の際に繰り返し拡大し、冷却の際に狭窄することにより、同時に遠心力が発生すると巻線６が次第にポールアセンブリ４から下方に移動することとなるおそれがある。この場合に対しては、エッジ丸め部１を凹形に構成することによって抑制することができる。ここでこの場合に対しては、粘着性の絶縁材料によるポールアセンブリ４に対する巻線６の接着と、側部材５のＵ字形の形態とが付加的に作用する。側部材は同様にその凹形の構成によりポールシューの側面に対して、前に説明したポールシューの端部におけるエッジ丸め部１の凹形の構成と同等の作用を有している。

【0068】

なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0069】

１ 端部材、エッジ丸め部
２ エレメント、押圧部材
３ エレメント、付加的アセンブリ
４ ポールアセンブリ
５ 側部材
６ 巻線
７ 本体、長手ピン
８ 保持手段、横ボルト
９ 支持体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図11c】

【図11d】