Windenergieanlage mit konzentrischer Getriebe-/Generator-Anordnung Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit konzentrischer Getriebe-/Generator- Anordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Für Windenergieanlagen sind eine Vielzahl von Triebstranganordnungen bekannt. Neben den getriebelosen Anlagen werden die meisten Anlagen aus einer Kombination von Ge- triebe und Generator aufgebaut. Getriebe und Generator werden bei Windenergieanlagen üblicherweise als einzelne Bauelemente hintereinander auf einem Maschinenträger ange- ordnet. Dies erlaubt im Schadensfall ein einfaches Austauschen dieses Komponenten, der gesamte Aufbau ist dabei aber lang und damit schwer und kostenintensiv.

In dem der EP 811 764 B1, werden Getriebe und Generator direkt hintereinander in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut, wobei das Getriebe ein einstufiges Planetengetriebe ist, und das Gehäuse direkt auf dem Turm plaziert ist. Das Getriebe und der Generator haben dabei ungefähr den gleichen Außendurchmesser, beide Komponenten sind direkt hinter- einander angeordnet. Dieser Aufbau ermöglicht eine kompakte und leichte Bauweise. Al- lerdings liegt hierin auch der Nachteil, dass die einzelnen Komponenten auf dem Turm- kopf nicht mehr getauscht werden können.

Bei Schäden an diesen Komponenten muss die Anlage insgesamt vom Turmkopf herunter- gehoben werden. Weiter erfordert der Einbau in ein gemeinsames Gehäuse einen annä- hernd gleichen Außendurchmesser der beiden Komponenten, was wiederum zu keiner op- timalen Auslegung des Generators führt.

In der WO 01/94779 Al wird eine Anordnung gezeigt, die einen direktbetriebenen Gene- rator auf der dem Rotor gegenüberliegenden Seite hat. Dieses Konzept ist aufgrund des großen Generators wirtschaftlich äußerst ungünstig, weil es massen-und kostenmäßig nicht konkurrenzfähig ist.

Die DK 173 530 B1 zeigt einen sehr langgestreckten Triebstrangaufbau, bei dem Getriebe und Generator mit Zwischenwelle hintereinander angeordnet sind. Dieser Aufbau ermög- licht zwar den Austausch der Komponenten, ist aber sehr schwer und kostenintensiv in der Ausführung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windenergieanlage zu schaffen, die ein einfaches Auswechseln von Getriebe und Generator erlaubt und dabei kompakt und leicht in der Ausführung ist. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsbeispiele an.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Generator als das Getriebe konzentrisch umfassender Ringgenerator ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Getriebe- /Generator-Anordnung dabei auf der dem Rotor gegenüberliegenden Seite des Turms an- geordnet.

Der Maschinenträger sollte an seiner einen Stirnseite ein vorderes Rotorlager und an sei- ner gegenüberliegenden Stirnseite ein hinteres Rotorlager aufweisen, so dass keinerlei La- sten des Rotors in die Getriebe/Generatoranordnung übertragen werden.

Das vordere Rotorlager kann aber auch als direkt an der Nabe angeordnetes Momentenla- ger ausgebildet sein, das an der Stirnseite des Maschinenträgers befestigt ist. Über eine ge- lenkige Zwischenwelle werden ebenfalls keine äußeren Lasten auf die Getrie- be/Generatoranordnung übertragen.

Das Getriebe und der Generator sind vorzugsweise einzeln lösbar mit dem Maschinenträ- ger verbunden, damit sie jeweils einzeln axial demontiert und ausgetauscht werden kön- nen.

Das Getriebe kann ein einstufiges Planetengetriebe aber auch ein Stufenplanetengetriebe sein. Die Übersetzung dieses Getriebes kann zwischen 1 : 6 bis 1 : 11 betragen, wodurch ein mittelschnelldrehbarer Generator erforderlich ist. Bei einer Rotordrehzahl von z. B. 15 min-ist damit die Generatordrehzahl bei 90-165 min-'.

Die Getriebe-/Generatoranordnung ist vorzugsweise mit Kühlrippen versehen, über die Verlustwärme der Einheiten an die Außenatmosphäre abgeführt wird.

Weiter kann eine auf dem Maschinenträger angeordnete, zum Absetzen der Getrie- be/Generatoranordnung dienende Hebevorrichtung vorgesehen sein.

Für die Kosten und das Gewicht eines mittelschnelldrehbaren Generators, vor allem bei einer Ausbildung als permanenterregte Maschine, ist es vorteilhaft, dass er als Ringgenerator mit großem Durchmesser und kurzer Blechpaketlänge kurz ausgebildet ist.

Damit ergibt sich für den Generator ein freier Innendurchmesser der ausreicht, um ein Getriebe innen einzubauen. Wenn es sich bei dem Getriebe um ein einstufiges Planetengetriebe oder Stufenplanetengetriebe handelt, sind die technisch und wirtschaftlich besten Abmessungen so, dass der Getriebeaußendurchmesser eine ähnliche Größe aufweist, wie der Innendurchmesser des Generators. Damit kann das Getriebe und der optimal ausgelegte Ringgenerator konzentrisch zueinander angeordnet werden. Durch diese Anordnung kann gewährleistet werden, dass nur langsamlaufende Teile in der Anlage vorhanden sind, die naturgemäß einen geringen Verschleiß und eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen.

Die Lasten des Rotors werden über die Lagerung im Maschinenträger direkt in den Turm übertragen, ohne das Getriebe und den Generator zu belasten. Dabei sind das konzentrisch angeordnete Getriebe und der Generator, auf der dem Rotor bezüglich der Turmachse ge- genüber liegenden Seite angeordnet. Dadurch schafft diese Einheit einen Gegenge- wichtsausgleich zum Rotor bezüglich der Vertikallagerung. Ferner ist es so möglich, Ge- triebe und Generator axial zu demontieren und auszuwechseln.

Die axiale Demontierbarkeit in Verbindung mit der trotzdem sehr kompakten und damit leichten Triebstranganordnung stellt einen entscheidenden Vorteil vor allem für Großanla- gen dar. Dabei ist es möglich, die einzelnen Komponenten separat zu tauschen, ohne dass der Rotor demontiert werden muss. Das Getriebe sowie der Läufer und der Stator des Ge- nerators können einzeln nach Entfernen des Verschlussdeckels ausgebaut und ersetzt wer- den.

Die Anordnung des Stators des Generators als äußerstes Bauteil ermöglicht es, den größ- ten Teil der Generatorverlustwärme über eine Verrippung an die Außenatmosphäre abzu- führen. Der Innenraum des gemeinsamen Gehäuses und das Getriebe können über die wei- teren, ggf. verrippten Gehäuseteile ihre Verlustwärme nach außen abführen. Das Antriebs- rad des Generatorläufers kann dafür mit Ventilatorelementen bestückt sein, um die erfor- derliche Luftzirkulation intern im Gehäuse sicherzustellen. Dadurch kann eine komplett

gegen Umwelteinflüsse gekapselte Getriebe/Generatoreinheit geschaffen werden, die die Verlustwärme über Außenwandungen abführen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfinderischen An- ordnung in einer Schnittdarstellung und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfinderischen Anordnung in einer Schnittdarstellung.

Die in Fig. 1 nur zum Teil dargestellten Rotorblätter 1 der Windenergieanlage treiben eine Nabe 3 an, die auch alle weiteren Kräfte und Momente, die vom Rotor erzeugt werden, aufnimmt. Über ein vorderes Rotorlager 5 und ein hinteres Rotorlager 7 wird eine Rotor- welle 9 gelagert und die Rotorlasten auf einen Maschinenträger 11 übertragen.

Ein Vertikallager 13 überträgt die Lasten dann in den Turm 15 der Windenergieanlage.

Die äußeren aerodynamischen Lasten und Massenbelastungen des Rotors werden damit in den Turm eingeleitet, ohne ganz oder teilweise über das Getriebe oder den Generator ge- leitet worden zu sein. Über ein Verbindungselement 17, z. B. eine Schrumpfscheibe, ist das Getriebe 19 drehmomentenfest mit der Rotorwelle 9 verbunden.

Ein Getriebegehäuse 21 stützt sich über die elastischen Elemente 23 zu einer Grundplat- te 25 ab. Diese elastischen Elemente 23 sorgen dafür, dass Drehmomentenstöße abgefan- gen werden und Verformungen der Struktur aufgrund von äußeren Lasten nicht zu Bela- stungen der Verzahnung oder Lagerung im Getriebe führen.

Über die Abtriebswelle 27 des Getriebes wird das Verbindungsrad 29 angetrieben, das wiederum mit dem Läufer 31 des Generators verbunden ist. Dieser Läufer 31 ist zu dem Getriebe 19 konzentrisch und dieses umfassend angeordnet und hat einen größeren Durchmesser als das Getriebegehäuse 21. Das Verbindungsrad 29 ist dabei lösbar mit dem Generatorläufer 31 verbunden, um das Getriebe 19 ohne Demontage des Generatorläufers 31 ausbauen zu können.

Der Stator 33 des Generators ist über das Gehäuse 35 mit der Grundplatte 25 am Maschi- nenträger 11 befestigt. Durch die Verrippung 37 des Gehäuses 35 nach außen kann er- reicht werden, dass die Verlustwärme der Ständerwicklung an die Außenatmosphäre abge- führt wird. Der Verschlussdeckel 39 dichtet den gesamten Triebstrang ab und kann durch eine äußere Verrippung 41 dazu beitragen, die Verlustwärme des Triebsstrangs an die At- mosphäre abzuführen.

Fig. 2 zeigt eine Variante der Erfindung. Dabei werden die Rotorlasten über das Moment- lager 43 auf den Maschinenträger 11 übertragen. Ein Momentenlager 43 übernimmt alle äußeren Lasten und überträgt nur das Drehmoment über die Welle 9 an das Getriebe 19.

Die Welle 9 kann dadurch sehr leicht ausgeführt werden. Ferner ermöglicht diese Ausfüh- rung den Durchstieg von Wartungspersonal von dem Maschinenträger 11 durch ein Mann- loch 45 in der Welle 9 in die Nabe 3. Ansonsten ist die Getriebe/Generatoranordnung identisch mit der Ausführung der Fig. 1.