Wie aus der internationalen Anmeldung WO 01/29413 bekannt, bestehen sogenannte Vielpol- Windkraftgeneratoren, A1, bei denen ein durch den Wind betätigter Rotor einem Stromgenerator zugeordnet ist, der am oberen Ende eines Turms drehbar gelagert ist. Der Rotor ist am Ende ei- ner Achse befestigt, die in zwei Lagern drehbar angeordnet ist, die ihrerseits innerhalb eines Gehäuses aufgenommen sind, das den Stator des Stromgenerators umfasst. Der Rotor selbst be- steht aus einer Vielzahl von, den Ring tragen- den Armen, an dem die Elektromagneten befestigt sind, die bei Drehung des Rotors den Wicklungen zu gegenüberliegen kommen, die ihrerseits in- nerhalb des Gehäuses untergebracht sind.

Es ist zu bemerken, dass bei dieser Anmeldung ein Ringstromgenerator beschrieben wird, bei dem die Rotorenwelle durch Lager drehbar abge- stützt ist, die sich im Gehäuse strahlenförmig erstrecken. Andererseits wirkt die Welle des durch die Windkraft betätigten Rotors selbst auch als Rotorenwelle des Generators, der mit Armen versehen ist, die radial angeordnet und

dazu ausgelegt sind, den Ring mit den Elektro- magneten zu lagern.

Es ist anzumerken, dass in einem so ausgebilde- ten Generator kein Durchgang zwischen dem Inne- ren des Turms und dem Inneren der Blätter be- steht, die sich von der Rotorennabe weg erstre- cken. Es ist daher die Innenbelüftung der Roto- renblätter und insbesondere eine Enteisungswir- kung der Blätter selbst schwierig gestaltet.

Die Konstruktion des Windkraftgenerators be- kannter Art ist überdies kompliziert bezüglich der Lagerung des Rotors innerhalb des Statoren- körpers und es ist der Zugang zum Rotor wegen der Lagerung der Rotorenwelle selbst schwierig.

In der deutschen Patentschrift DE 44 02 184 ist hingegen ein Vielpol-Synchrongenerator für Ho- rizontalachsenwindkraftanlagen beschrieben, bei denen der Generator durch eine einzige Kon- struktionseinheit gebildet ist, die aus einem Stator und einem Rotor besteht, -die miteinan- der über eine fliegende innerhalb des Genera- tors vorgesehene Lagerung verbunden sind-, die Drehbewegung des Rotors abstützt und die extern eingeleiteten Kräfte und Momente aufnimmt. Im vorgeschlagenen Fall zeigt sich eine sehr kom- plexe Struktur des Rotors, da die beiden Flä- chen des Rotors und des Stators mit einem be- trächtlichen Abstand von den Wälzlagern des Ro- tors gegenüberliegend ausgelegt werden müssen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, die Mängel der Windkraftgenerato- ren herkömmlicher Art zu vermeiden und einen Windkraftstromgenerator vorzuschlagen, bei dem ein Höchstmaß an Belüftungsmöglichkeiten si- chergestellt ist, gegeben durch eine große Zu- gangsmöglichkeit an den verschiedenen Bestand- teilen des Generators, wobei gleichzeitig eine hohe Steifigkeit im Aufbau gewährleistet sein soll.

Diese und weitere Aufgaben werden in einem Windkraftstromgenerator durch den kennzeichnen- den Teil des Anspruchs 1 gelöst.

In einer bevorzugten Ausführungsform, weist der hohle und mehrpolige Synchrongenerator mit Per- manentmagneten Außenwicklungen auf. In diesem Fall sieht der mehrpolige und synchrone Genera- tor mit Permanentmagneten und übersetzungslos ein Rohrelement vor, das gleichzeitig als Welle für die Aufnahme der Lager und als Aufbau zur Verankerung von Magnetkörpern dient, wobei so die Arme zwischen Welle und den die Permanent- magneten tragenden Ring vermieden werden.

Der Generator ist integrierender Bestandteil des Tragaufbaues und die Lasten werden unmit- telbar von der Nabe auf die Rotorenwelle des Generators übertragen, der sie in den Statoren- körper über zwei Lager einleitet, die am Anfang und am Ende der elektrischen Maschine angeord- net sind.

Die sich daraus ergebende Hohlkonstruktion er- laubt den Zugang zum Vorderteil der Gondel, wo- bei die Wartungs-und Instandhaltungsarbeiten der übernommenen Untersysteme erleichtert wer- den. Das System erlaubt überdies, die Montage der Nabe von innen durchzuführen.

Die Hohlkonstruktion macht überdies möglich, die von der im Turm aufgenommenen Kraftelektro- nik abgegebene Wärme und den Anteil jener, die vom Generator selbst freigegeben wird, dazu auszunützen, um Warmluft in die Nabe zu leiten und von dort in die Rotorenblätter, wobei so ein besonders effizientes Enteisungssystem her- gestellt wird. Die Erwärmung der Rotorenblätter macht im Betrieb keine Zufuhr von Außenenergie erforderlich, wobei auf einfache Art und Weise die vom Generator und von der Kraftelektronik selbst abgegebene Wärme Verwendung findet.

Die Hohlkonstruktion des Generators, eingefügt in jene des Restes der Gondel, erlaubt inner- halb derselben die elektrischen und elektroni- schen Untersysteme aufzunehmen, wobei so ein ausgezeichneter Blitzschutz erhalten wird, der sich auf dem Prinzip des Käfigs von Faraday gründet.

In einer Variante weist der hohle und mehrpoli- ge Synchrongenerator mit Permanentmagneten In- nenwicklungen auf. Indem das Konzept der bevor- zugten Ausführungsform umgekehrt wird, ist es

möglich eine Maschine auszuführen, die die Sta- toreneinheit innen und den Rotor außen auf- weist. Die Magnete sind auf der Innenfläche des Rotors und die Wicklungen auf der Außenfläche der Rotorwelle angebracht.

Die Vorteile einer solchen Lösung sind eine größere spezifische Leistung, die Möglichkeit, die gesamte vom Generator freigegebene Wärme für das Enteisungssystem zu verwenden, und eine Vereinfachung in der Positionierung der Kraft- stromkabel, die für die Leitung des elektri- schen Stromes vom Generator zum Turm notwendig sind.

In einer weiteren Variante erstreckt sich der Rohrabschnitt des Stators glockenartig in Rich- tung der Nabe, dessen Glockenboden eine mitti- ge, kreisförmige Öffnung aufweist, während der Rohrabschnitt des Rotors innerhalb des Rohrab- schnittes des Stators gleichfalls glockenförmig konzentrisch zur Glockenform des Stators ver- läuft und dessen Glockenboden gleichfalls eine mittige Öffnung aufweist, die sich in einem Rohransatz fortsetzt, der in die Öffnung des Glockenbodens des Stators unter Ausbildung ei- ner Aufnahme für ein Wälzlager hineinreicht und mit dem Außenrand die Nabe trägt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wälzlager ein Kegelrollenlager mit Doppellauf- kranz.

Zweckmäßiger Weise ist der Rohrabschnitt des Rotors an seinem zum Tragrahmen gerichteten En- de mit einem Bremslagerstruktur und mit einer Feststellbremse.

Bei dieser Lösung wurde daher das hintere Lager weggelassen und das vordere Lager wurde durch ein einzelnes speziales Lager zum Beispiel ein Kegelrollenlager mit Doppellaufkranz ersetzt, das kleineren Durchmessers ist und in einer zweckmäßigen Verengung im vorderen Teil des Statorenaufbaues aufgenommen ist, die durch ein verstärkendes, sandwichartiges Toruselement verwirklicht wird, das nur teilweise die Zu- gänglichkeit zu Nabe herabsetzt.

Die Verwendung eines einzigen Kegelrollenlagers mit Doppellaufkranz bietet gegenüber den zuerst beschriebenen Varianten mit zwei Lagern folgen- de Vorteile : l. Vereinfachung der Montagetechnik des Gene- rators (einseitige Aufnahme des Lagers) 2. Beseitigung von gefährlichen Wirbelströmen im Generator, die durch Bildung von zeit- weiligen Sromkreisen möglich sind, die sich zwischen Statorwand, Rotorwand und Wälzkörpern der an den Enden des aktiven Teils (Wicklungen) angeordneten Lager auf- bauen.

3. Vereinfachung der Einstellabläufe des La- gers (die Kegelrollen müssen vorgespannt sein : die Version mit zwei Lagern an den

Enden des Generators weist daher Schwie- rigkeiten in der Ausführung auf, die mit den Bautoleranzen und den Warmverformungen zusammenhängen).

4. Ein einziges System von Dichtungen und Schmierung, das sich auf den vorderen Be- reich des Generators konzentriert.

5. Die verwendete Typologie des Lagers bietet überdies eine hohe Wälzpräzision (Beseiti- gung der Spiele dank der Vorspannung) und eine niedrigen Wälzwiderstand (fühlbare Zunahme der Generatorproduktivität) an Weitere Merkmale und Einzelheiten gehen aus den Ansprüchen und der Beschreibung eines Stromge- nerators, betätigt durch Windenergie, in seinen bevorzugten, in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen hervor. Es zei- gen, Figur 1 eine Ansicht im Schnitt längs einer vertikalen Axialebene eines Stromge- nerators, betätigt durch Windenergie, gemäß der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt wie Figur 1 einer Vari- ante.

In der Figur 1 ist mit der Bezugsziffer 1 im allgemeinen ein Windkraftgenerator angegeben.

Dieser ist über einen hohlen Übergang 2 am obe- ren Ende eines nicht weiter dargestellten Tur- mes angebracht. Der Windkraftgenerator 1 be- steht aus einem Stator 3 und einem Rotor 4. Der

Rotor 4 ist auf bekannte Art und Weise mit ei- ner Nabe 5 verbunden, mit der, im vorliegenden Fall drei, nicht gezeigte Hohlblätter verbunden sind, die an Flanschen 6 der Nabe 5 befestigt sind. Der Rotor 4 ist durch einen Rohrabschnitt gebildet, in dessen Außenmantel Permanentmagne- te 7 eingelassen sind, die Wicklungen 8 zum Ge- genüberliegen kommen, die an der Innenfläche eines Rohrabschnittes des Stators 3 befestigt sind. Im Bereich der Enden des Rohrabschnittes des Stators 3 sind jeweils ein Wälzlager 9 und 10 angeordnet, die den Rohrabschnitt des Rotors 4 drehbar tragen. Von den beiden Wälzlagern 9 und 10 muss mindestens eines ein Drucklager sein. Beide sind derart angeordnet, dass zwi- schen ihnen die Permanentmagnete 7 und die Wicklungen gehalten werden.

Die Nabe 5 ist an einem der Ende des Rohrab- schnittes des Rotors 4 über seinen Flansch 11 befestigt, der an einem Ringbund 12 des Rohrab- schnittes 4 mittels der Schraubbolzen 13 ange- setzt ist.

An der zur Nabe 5 gerichteten Seite weist der Rohrabschnitt des Rotors 4 eine Vertiefung 14 an seiner Außenfläche derart auf, dass diese den Innenring 15 des Wälzlagers 9 aufnehmen kann, während der Außenring 16 desselben Rohr- lagers auf der Außenfläche des Rohrabschnittes des Stators 3 frei gleiten kann. Das Wälzlager 9 ist überdies zwischen der Vertiefung 14 und im abgewinkelten Ringelement 17 gehalten.

In dem der Nabe 5 abgewandten Ende ist der Rohrabschnitt des Stators 3 mit einem Flansch 14 des Übergangs 2 verbunden, der mit einem im Rohrabschnitt des Stators 3 verdicktem Rand 20 über Schrauben 21 aufgeschraubt ist. Der Außen- ring 22 im Wälzlager 10 ist durch einen Radial- steg 23 des Statorenabschnittes 3 und durch ei- nen Abstandhalter 18 in Position gehalten, der unmittelbar am Flansch 19 aufliegt, während der Innenring 24 desselben Wälzlagers 10 auf einem in die Außenfläche des Rohrabschnittes des Ro- tors 4 rückspringenden Gürtel 25 Aufnahme fin- det. Der Innenring 24 ist überdies durch ein im Querschnitt L-förmiges Winkelelement 26 in Po- sition gehalten.

In Figur 2 ist in einer ersten Variante ein Windkraftgenerator 100 aus einem Rotor 104 zu- sammengesetzt, der sich außerhalb eines Stators 3 befindet. Der Rotor 4 wird durch den Stator 3 auf ähnliche Weise gelagert, wie unter Bezug- nahme auf Figur 1 beschrieben. In diesem Fall befinden sich die Wicklungen 108 auf der Außen- fläche des Stators 103, während die Permanent- magneten 107 sich in der Innenfläche des Rotors 104 befinden.

In der bevorzugten Ausführungsform nach Figur 3 ist der erfindungsgemäße Windkraftstromgenera- tor insgesamt mit der Bezugsziffer 200 angege- ben. Er ist an einem Rahmen 201 am oberen Ende eines nur eines teilweise angeführten Turms 202

befestigt. Auch im diesem Fall weist der Wind- kraftstromgenerator 200 einen Stator auf, der durch einen Rohrabschnitt 203 gebildet ist, dessen ein Ende über eine Schraubverbindung 204 am Rahmen 201 befestigt ist.

Außen erstrecken sich vom Rohrabschnitt 203 ra- diale Kühlrippen 204, während innen Stator- wicklungen 206 aufgenommen sind. An der zur Schraubverbindung 204 abgewandten Seite endet der Rohrabschnitt 203 glockenförmig mit einem torusförmigen sandwichartigen Boden 207, der in seiner Öffnung einen Außenkranz 208 trägt, der mit einem Innenkranz 209 ein Kegelrollenlager 210 bildet um auskragend einen Rohransatz 211 eines torusförmigen Bodens 212 eines Rohrab- schnittes 203 zu lagern, der zum Rohrabschnitt 203 konzentrisch liegt und auf seiner Außenflä- che Permanentmagneten 214 des Rotors trägt, die den Wicklungen 206 des Stators gegenüberliegen.

Der Rohrabschnitt 211 ist über eine Schraubver- bindung 215 mit einer Nabe 216 verbunden, die eine Verkleidung bzw. eine Haube 217 aufweist.

Auf der zum Rohransatz 211 abgewandten Seite 214 ist der Rohrabschnitt 213 mit seinem Ende zu einer Bremstragkonstruktion 218 gerichtet, die fähig ist, den Rohrabschnitt 213 des Rotors bzw. die Bewegung der Flügel zu bremsen.