Windkraftanlage mit direkt angetriebenem Generator Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem Genera ^¬ tor und einem Lagerkonzept zur Lagerung der Windturbinenwelle als auch ein Verfahren zur Positionierung eines Generators in der Windkraftanlage. Bei Windkraftanlagen wird der Generator über ein Getriebe oder direkt über die Windturbinenwelle angetrieben. Dabei kann der Generator in Windrichtung betrachtet entweder vor dem Turm (EP 2 164 154 AI), auf dem Turm oder hinter dem Turm (EP 1 327 073 Bl) angeordnet sein. Dabei sind unterschied- lichste Lagereinheiten einzusetzen um die rotierenden Teile abstützen und um einen dementsprechenden Biegeverlauf der Turbinenwelle unbeschadet zu überstehen.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Windkraftanlagen ein Generatorkonzept vorzusehen, dass die Lagereinheiten auf ein Minimum reduziert bei gleichzeitiger technischer Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine Wind- kraftanlage mit einer Windturbine, die eine um eine Achse drehbare Windturbinenwelle und eine Welle eines Generators aufweist, wobei der Generator einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei die Welle des Generators und die Windturbi ^¬ nenwelle einstückig ausgebildet und/oder achsfluchtend mitei- nander gekoppelt sind, wobei Windturbine und Generator aus ^¬ schließlich durch zwei Hauptlager an der Windturbinenwelle im Maschinengehäuse an der Spitze des Turmes der Windkraftanlage gelagert sind und wobei der Stator am Maschinengehäuse posi ^¬ tioniert ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Verfahren zur Montage eines Generators an eine Windkraftanlage mit einer Windturbine, die eine um eine Achse drehbare Wind- turbinenwelle und eine Welle eines Generators aufweist, wobei der Generator einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei die Welle des Generators und die Windturbinenwelle insbeson ^¬ dere einstückig ausgebildet oder achsfluchtend miteinander gekoppelt sind, wobei Windturbine und Generator ausschließ ^¬ lich durch zwei Hauptlager an der Windturbinenwelle im Maschinengehäuse an der Spitze des Turmes der Windkraftanlage gelagert sind und wobei der Stator am Maschinengehäuse posi ^¬ tioniert ist. durch folgende Schritte:

- korrespondierende Segmente von Stator und Rotor werden vor ^¬ gefertigt und paarweise, d.h. jeweils ein Statorsegment und ein Rotorsegment mit einer Transportsicherung versehen, die insbesondere dem Luftspalt des späteren Generators ent ^¬ spricht,

- Zusammensetzen der Segmentpaare zu einem Generator am Fuße der Windkraftanlage, wobei der Generator dann als Ganzes an der axialen Verlängerung der Windturbinenwelle fixiert wird,

- Fixieren der Statorsegmente am Maschinengehäuse der Wind- kraftanlage und anschließendes Lösen der Transportsicherun ^¬ gen der Segmentpaare.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Verfahren zur Montage eines Generators an eine Windkraftanlage mit einer Windturbine, die eine um eine Achse drehbare Wind ^¬ turbinenwelle und eine Welle eines Generators aufweist, wobei der Generator einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei die Welle des Generators und die Windturbinenwelle insbeson ^¬ dere einstückig ausgebildet oder achsfluchtend miteinander gekoppelt sind, wobei Windturbine und Generator ausschließ ^¬ lich durch zwei Hauptlager an der Windturbinenwelle im Maschinengehäuse an der Spitze des Turmes der Windkraftanlage gelagert sind und wobei der Stator am Maschinengehäuse posi ^¬ tioniert ist. durch folgende Schritte:

- korrespondierende Segmente von Stator und Rotor werden vor ^¬ gefertigt und paarweise, d.h. jeweils ein Statorsegment und ein Rotorsegment mit einer Transportsicherung versehen, die insbesondere dem Luftspalt des späteren Generators ent ^¬ spricht,

- Ansetzen der Segmentpaare direkt an die Windturbinenwelle, wobei sich der Generator an der axialen Verlängerung der Windturbinenwelle Schritt für Schritt ergibt,

- Fixieren der Statorsegmente am Maschinengehäuse der Wind ^¬ kraftanlage und anschließendes Lösen der Transportsicherun ^¬ gen der Segmentpaare.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Verfahren zur Montage eines Generators an eine Windkraftanlage mit einer Windturbine, die eine um eine Achse drehbare Wind ^¬ turbinenwelle und eine Welle eines Generators aufweist, wobei der Generator einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei die Welle des Generators und die Windturbinenwelle insbeson ^¬ dere einstückig ausgebildet oder achsfluchtend miteinander gekoppelt sind, wobei Windturbine und Generator ausschließ ^¬ lich durch zwei Hauptlager an der Windturbinenwelle im Maschinengehäuse an der Spitze des Turmes der Windkraftanlage gelagert sind und wobei der Stator am Maschinengehäuse posi ^¬ tioniert ist. durch folgende Schritte:

- der Generator wird im Werk vorgefertigt und mit einer Ge ^¬ neratorwelle oder einer Tragstruktur des Rotors und vor Ort direkt an die axiale Verlängerung der Windturbinenwelle ge ^¬ setzt .

- Fixieren des Stators am Maschinengehäuse der Windkraftanla ^¬ ge .

Erfindungsgemäß wird nunmehr der Generator in Windrichtung betrachtet hinter dem Turm ohne eigene Lagerung angeordnet. D.h., es gibt lediglich zwei Hauptlager, die die Windturbi ^¬ nenwelle halten, fixieren und lagern. Der Stator des Generators ist dabei axial und/oder in Umfangsrichtung fest mit dem Maschinengehäuse verbunden, der Rotor ist mit der Turbinen- welle verbunden. Dabei ist entweder der Rotor direkt auf die Verlängerung der Turbinenwelle positioniert oder der Rotor wird mit seiner eigenen Generatorwelle axial an die Windtur ^¬ binenwelle angeflanscht. Vorteilhafterweise ist der Stator über eine einstellbare Be ^¬ festigung am Maschinengehäuse fixiert, was eine Montage ins ^¬ besondere von segmentiertem Generator und/oder Rotorsegmenten wesentlich erleichtert. Dies ist notwendig, damit der Luft- spalt des Generators einfach und exakt eingestellt werden kann. Bevor der Generator auf der Anlage montiert ist, posi ^¬ tionieren Transportvorrichtungen die Lage des Rotors gegenüber dem Stator bzw. die Lage der Rotorsegmente gegenüber den jeweiligen Statorsegmenten. Diese Transportsicherungen werden nach erfolgter Montage des Generators demontiert.

Durch die Transportsicherungen ist eine Koaxialität von Rotor und Stator auch ohne Lager sichergestellt. Die Montage des Generators auf die Turbinenwelle kann dann z.B. über eine Zentrierung des Rotors auf der Turbinenwelle erfolgen.

Sowohl der Rotor als auch der Stator sind dabei vorzugsweise in segmentierte Bauform beispielsweise jeweils aus vier Seg ^¬ menten ausgeführt.

Vorteilhafterweise werden dabei die Segmente paarweise be ^¬ reitgestellt. D.h., ein Statorsegment und ein Rotorsegment werden zusammen als eine Einheit geliefert, was unter anderem den Vorteil beinhaltet, dass die Permanentmagnete auf dem Ro- tor durch den Stator bereits magnetisch abgeschirmt sind.

Erfindungsgemäß können die korrespondierenden Segmente vor Ort bereits zu einem Generator zusammengesetzt werden und an ^¬ schließend axial an die Turbinenwelle oben am Turm angebracht werden. Ebenso ist es möglich Einzelsegmente des Generators jeweils oben an die Turbinenwelle auf die jeweils vorgesehe ^¬ nen Tragstrukturen zu positionieren.

Ein derartiges Anlagenkonzept eignet sich insbesondere für Windkraftanlagen kleinerer und mittlerer Leistung, z.B. 0,5 bis 4 MW. Durch dieses erfindungsgemäße Anlagenkonzept wird aufgrund der fehlenden Generatorlagerung das Ausfallrisiko einer Lagerung reduziert, ebenso steigert sich die Wirt- schaftlichkeit , da weniger Lagerstellen, weniger Kosten und einen geringeren Fertigungsaufwand bedeuten. Ebenso reduziert sich aufgrund der vergleichsweise geringeren Anzahl der La ^¬ gerstellen der Wartungsaufwand der Windkraftanlage.

Die Erfindung sowie eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Figur zu entnehmen.

Die Figur zeigt einen Teillängsschnitt einer nicht näher dar- gestellten Windkraftanlage, wobei eine von der Windturbine bereitgestelltes Drehmoment über eine Windturbinenwelle 6, die sich über um eine Achse 5 dreht, einem Generator 17 zugeführt wird. Die Turbinenwelle 6 ist ausschließlich auf zwei Hauptlager 2 gehalten und fixiert, die in einem Maschinenge- häuse 1 angeordnet sind. Das Maschinengehäuse 1 ist über ein Azimutlager 3 am Turm abgestützt. In axialer Verlängerung der Windturbinenwelle 6 befindet sich der Generator 17, der auf einer Tragkonstruktion 13 Rotorelemente aufweist. Der durch die Rotorelemente gebildete Rotor 9 weist dabei zu einem Luftspalt 19 des Generators 17 weisende Permanentmagnete 10 auf .

Diese Permanentmagnete 10 können dabei als Oberflächenmagnete oder „vergrabene Magnete" am Rotor 9 bzw. Rotorsegment ange- bracht sein. Oberflächenmagnete sind dabei Magnete, die an der Oberfläche des Rotors 9 oder Rotorsegments mittels Kleber und/oder Bandage gehalten sind. „Vergrabene Magnete" sind Magnete, die in im Wesentlichen axial verlaufenden, in Um- fangsrichtung betrachtet geschlossenen Ausnehmungen bei- spielsweise durch Harz oder eine andere vorzugsweise magne ^¬ tisch leitfähige Vergussmasse positioniert sind.

Radial an den Rotor 9 und Luftspalt 19 schließt sich ein Stator 8 mit seinem Wicklungssystem an, das an den Stirnsei- ten des Stators 8 Wickelköpfe 11 ausbildet. Der Stator 8 ist über eine Tragstruktur 12 am Maschinengehäuse 1 befestigt. Der gesamte Generator 17 ist durch eine Abdeckung 16 nach außen insbesondere gegen Witterungseinflüsse abgeschirmt. Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Anlagenkonzeptes ist es nunmehr lediglich erforderlich zwei Hauptlager 2 vorzusehen, wobei sich der Generator 17 in axialer Verlängerung der Windturbinenwelle 6 befindet. Der direkt angetriebene Generator 17 kann bereits vor Ort segmentweise zusammengebaut werden. Ebenso können die einzelnen Segmente des Generators 17 oben direkt bereits an die Turbinenwelle 6 über die Tragstruktur 13 des Rotors 9 und die Schnittstelle 14 an die Turbinenwelle 6 angebracht werden.

Alternativ dazu ist es möglich, auch einen Wellenstumpf 7, der als Welle des Generators 17 zu betrachten ist, im Werk oder vor Ort zu bestücken und dann den gesamten Generator 17 an die Turbinenwelle 6 über eine für diesen Fall notwendige Wellenverbindung 18 zu flanschen. Anschließend wird der

Stator 8 über seine Befestigung 15 am Maschinengehäuse 1 fi ^¬ xiert .

Der Generator 17 weist bei jeder Ausführung kein eigenes La- ger auf.