Untersuchung eines Ringgenerators für Windenergieanlagen der 10 MW-Klasse auf Basis statischer Versuchsmodelle und numerischer Simulationen

Windenergieanlagen werden zu immer größeren Rotordurchmessern und Nabenhöhen entwickelt; Ausgangsleistungen von 10 MW und mehr werden angestrebt, um damit insbesondere ertragreiche Standorte auf dem offenen Meer zu erschließen. Dabei stoßen für diesen Offshore-Einsatz geeignete getriebelose Windenergieanlagen nach dem aktuellen Stand der Technik hinsichtlich der Entwicklung der Turmkopfmassen an ihre Grenzen. In dieser Arbeit werden Untersuchungen zu einem Konzept vorgestellt, das durch die Kombination verschiedener Merkmale eine deutliche Massenreduzierung bei gleichzeitig hoher Leistungsabgabe aufweist. Basierend auf einer Erregung durch Permanentmagnete, einer Vergrößerung des Durchmessers zur Geschwindigkeitssteigerung, der Kombination mit einem Magnetlager sowie einer speziellen Einzelzahnwicklung soll der außerhalb der Gondel liegende Ringgenerator gegenüber konventionellen Konzepten eine deutlich erhöhte Kraftdichte erzielen. Die durchgeführten Untersuchungen der entwickelten Kraftdichte und weiterer relevanter Aspekte erfolgen anhand von analytischen Berechnungen, statischen Versuchsmodellen, die einen Ausschnitt der Maschine enthalten, sowie von Finite-Elemente-Simulationen.