Aerogenerador.

Aerogenerador que comprende un buje (10) que lleva una o más palas,

un generador (60), un eje (30), y un primer elemento de acoplamiento (40, 40a, 40b, 40c) montado en el eje (30) que acopla operativamente el eje (30) a un lado frontal del buje (10), en el que

el buje (10) está montado de forma giratoria en un bastidor (20) y está adaptado para girar alrededor de dicho bastidor (20), el eje (30) está provisto al menos parcialmente internamente de dicho bastidor (20), y en el que

el primer elemento de acoplamiento (40, 40a, 40b, 40c) está adaptado para transmitir el par alrededor del eje de rotación del buje desde dicho buje (10) a dicho eje (30) mientras que limita sustancialmente la transmisión de otras cargas, caracterizado por el hecho de que,

en funcionamiento, el rotor (62) del generador es accionado directamente por el eje (30),

el rotor del generador (62) está montado de manera giratoria en el bastidor (20), y está adaptado para girar alrededor de dicho bastidor (20), y

el eje (30) está conectado a un lado posterior del rotor del generador (62) a través de un segundo elemento de acoplamiento no rígido (70) montado en el eje en el lado posterior del rotor del generador (62), en el que dicho segundo elemento de acoplamiento no rígido está adaptado para transmitir el par alrededor del eje de rotación del eje desde el eje (30) al rotor (62) del generador mientras que limita sustancialmente la transmisión de otras cargas desde el eje (30) al generador (60).

Aerogenerador

La presente invencion se refiere a un aerogenerador. [0002] Los aerogeneradores modernos se utilizan comunmente para suministrar electricidad a la red electrica. Los aerogeneradores de este tipo generalmente comprenden un rotor con un buje de rotor y una pluralidad de palas. El rotor es puesto en rotacion bajo la influencia del viento en las palas. La rotacion del eje del rotor acciona directamente el rotor del generador (Uaccionamiento directoU) o bien mediante el uso de una caja de cambios. [0003] Las cajas de cambios forman uno de los componentes de mantenimiento mas intensivo del aerogenerador. Estas necesitan ser inspeccionadas con regularidad y no siempre cumplen con su vida de servicio esperada; la caja de cambios o algunas de sus partes a veces necesitan ser reemplazadas antes de tiempo. Esto es debido a las cargas elevadas y a las cargas fluctuantes a las que esta sometida una caja de cambios. Son particularmente dafinas, las cargas de flexion sobre las palas, que pueden ser transmitidas a traves del eje del rotor a la caja de cambios. [0004] Los aerogeneradores de accionamiento directo no sufren de los problemas relacionados con la caja de cambios. Sin embargo, puesto que no hay aumento de la velocidad, el eje del generador gira muy lentamente. Como consecuencia de ello, en general se necesita un generador grande y caro para ser capaz de generar la electricidad en una forma efectiva. Ademas, cuando se transmiten cargas de flexion y movimientos (y deformaciones correspondientes) a traves del eje del rotor al generador, puede que no sea posible mantener constante un espacio de aire entre el rotor del generador y del estator del generador. Por otra parte, las cargas de flexion elevadas podrian, incluso, causar dafos estructurales a partes del generador, por ejemplo, sus rodamientos. El reemplazo o la reparacion de este tipo de piezas del generador pueden ser muy costosos debido al tamafo y al coste relacionado del generador. [0005] Tambien, en el caso de disefos de aerogeneradores de accionamiento directo mas integrados, que carecen de un eje de rotor y que tienen un acoplamiento directo entre el buje o sus palas y el rotor del generador (conocido a partir de, por ejemplo, DE 10255745) , los momentos de flexion y las deformaciones son transmitidos directamente desde el buje al rotor y/o el estator, haciendo mas dificil el minimizar las variaciones de espacio de aire. [0006] En aplicaciones marinas (tanto cerca de la costa, como lejos de la costa) , los costos de mantenimiento son una parte importante del coste de funcionamiento de un aerogenerador. Por lo tanto, en estos tipos de aplicaciones, a menudo se elige una configuracion de transmision directa a fin de evitar el coste de mantenimiento relacionado con una caja de cambios. Sin embargo, esto no resuelve los problemas mencionados anteriormente que se refieren a la transmision de cargas de flexion, las deformaciones asociadas con el generador, y las variaciones en el espacio de aire del generador. [0007] La causa de la transmision de las cargas de flexion y de las deformaciones de las palas y del buje al generador radica en la configuracion del aerogenerador. En la mayoria de los aerogeneradores convencionales, el buje del rotor esta montado en un extremo del eje del rotor. El eje del rotor esta montado giratoriamente en una estructura de apoyo dentro de la gondola encima de la torre del aerogenerador. Asi pues, el rotor forma una estructura en voladizo que transmite el par, pero, ademas, transmite las cargas de flexion ciclicas debido a las cargas en las palas y al peso del buje y de las palas. Estas cargas de flexion se transmiten al generador (en el caso de los aerogeneradores de transmision directa) causando variaciones de espacio de aire. [0008] Con el fin de resolver este problema, se conoce a partir de, por ejemplo ES 2 163 362, proporcionar una torre de aerogenerador con un bastidor que se extienden hacia delante. El buje del rotor con su pluralidad de palas esta montado sobre dicho bastidor y puede girar; el buje del rotor esta acoplado a un eje de rotor situado dentro de dicho bastidor. Dicho aerogenerador ha sido indicado esquematicamente en la figura 1. En la figura 1, un aerogenerador 100 comprende un buje 110, que esta montado de forma giratoria sobre el bastidor 170, en un extremo distal de dicho bastidor. El bastidor 170 esta montado sobre la torre 180. Un elemento de acoplamiento 120 acopla el eje del rotor 130 al buje 110. La rotacion del eje del rotor 130 es transformada con una caja de cambios 140 a una rotacion rapida del eje de salida 150 que acciona el generador 160. [0009] Con este tipo de configuracion que comprende un buje montado sobre un bastidor, las cargas debidas al peso del buje y de las palas son transmitidas de forma mas directa a traves del bastidor a la torre, mientras que el eje del rotor transmite principalmente par a la caja de cambios (y/o al generador) , de este modo se evitan sustancialmente deformaciones no deseadas en el tren de potencia. Esto representa una mejora importante con respecto a otros aerogeneradores de la tecnica anterior, pero no se puede evitar por completo la transmision de cargas flexion desde las palas al eje del rotor, (y a traves del eje del rotor a la caja de cambios) .

Una configuracion de aerogenerador similar a la que se divulga en ES 2 163 362 es conocida de US 4 757 211 A1.

Todavia existe una necesidad de un aerogenerador de accionamiento directo en el que la transferencia de cargas de flexion y de movimientos desde el buje del rotor al generador puedan reducirse sustancialmente. Es un objeto de la presente invencion satisfacer esta necesidad.

En un primer aspecto, la presente invencion proporciona un aerogenerador de acuerdo con la reivindicacion 1.

En este aspecto de la invencion, el acoplamiento entre el eje y el buje esta adaptado para transmitir el par alrededor del eje de rotacion del buje desde dicho buje a dicho eje al tiempo que limita la transmision de otras cargas (por ejemplo, momentos de flexion, cargas transversales y axiales) . Debe entenderse que el acoplamiento no puede evitar completamente la transmision de estas otras cargas. Sin embargo, el acoplamiento puede ser relativamente flexible con respecto a estas otras cargas, de modo que puedan ser transmitidas a traves de trayectorias de carga diferentes (particularmente a traves del bastidor) . Tambien la disposicion del generador debe entenderse de la misma manera: aunque la transmision de otras cargas (momentos de flexion, cargas transversales y axiales) no pueda evitarse por completo, su transmision estara sustancialmente limitada.

Con esta configuracion, las cargas de flexion y las deformaciones potencialmente perjudiciales a las que esta sometido inevitablemente el buje pueden ser evitadas en el generador. La conexion entre el buje y el generador a traves del eje es relativamente rigida con respecto a torsion pero flexible con respecto a cargas de flexion y movimientos. De esta manera, estas cargas se transmiten directamente desde el buje al bastidor y a la torre. [0015] El eje esta conectado al rotor del generador a traves de un segundo acoplamiento no rigido, y dicho segundo acoplamiento esta adaptado para transmitir el par alrededor del eje de rotacion del eje desde el eje al generador, mientras que limita sustancialmente la transmision de otras cargas. Opcionalmente, dicho segundo acoplamiento comprende ranuras circulares. Otra opcion es que el segundo acoplamiento comprenda una pieza central de la que se extienden sustancialmente radialmente una pluralidad de rayos, estando montada dicha pieza central sobre dicho eje, y se disponen elementos flexibles para conectar los rayos al rotor del generador. Aun, una opcion adicional es que dicho segundo acoplamiento comprenda una pieza central montada en dicho eje, comprendiendo dicha pieza central un disco sustancialmente circular, estando conectado dicho disco circular al rotor del generador a traves de una pluralidad de pernos axiales dispuestos circunferencialmente, en el que dichos pernos estan dispuestos dentro de dicho disco circular con una pluralidad de casquillos flexibles.

En realizaciones no reivindicadas, el eje esta conectado rigidamente al rotor del generador, y el estator del generador esta soportado por y conectado de manera flexible a una estructura fija a traves de un tercer acoplamiento. El tercer acoplamiento puede estar conectado, por ejemplo, a una parte del bastidor, a una brida conectada al bastidor u otro componente adecuado. En este sentido, se ha de entender una estructura UfijaU como una estructura no giratoria que esta fija con respecto a la gondola, tales como la gondola en si, o el bastidor sobre el cual esta montado el buje. Estara claro que estrictamente hablando, estos componentes no son totalmente UfijosU, ya que pueden girar con respecto a la torre con la ayuda... [Seguir leyendo]

1. Aerogenerador que comprende un buje (10) que lleva una o mas palas, un generador (60) , un eje (30) , y un primer elemento de acoplamiento (40, 40a, 40b, 40c) montado en el eje (30) que acopla operativamente el eje (30) a un lado frontal del buje (10) , en el que

el buje (10) esta montado de forma giratoria en un bastidor (20) y esta adaptado para girar alrededor de dicho bastidor (20) ,

el eje (30) esta provisto al menos parcialmente internamente de dicho bastidor (20) , y en el que el primer elemento de acoplamiento (40, 40a, 40b, 40c) esta adaptado para transmitir el par alrededor del eje de rotacion del buje desde dicho buje (10) a dicho eje (30) mientras que limita sustancialmente la transmision de otras cargas, caracterizado por el hecho de que,

en funcionamiento, el rotor (62) del generador es accionado directamente por el eje (30) ,

el rotor del generador (62) esta montado de manera giratoria en el bastidor (20) , y esta adaptado para girar alrededor de dicho bastidor (20) , y

el eje (30) esta conectado a un lado posterior del rotor del generador (62) a traves de un segundo elemento de acoplamiento no rigido (70) montado en el eje en el lado posterior del rotor del generador (62) , en el que dicho segundo elemento de acoplamiento no rigido esta adaptado para transmitir el par alrededor del eje de rotacion del eje desde el eje (30) al rotor (62) del generador mientras que limita sustancialmente la transmision de otras cargas desde el eje (30) al generador (60) .

2. Aerogenerador segun la reivindicacion 1, en el que dicho segundo elemento de acoplamiento (70) comprende ranuras (33) sustancialmente circulares.

3. Aerogenerador segun la reivindicacion 1, en el que dicho segundo elemento de acoplamiento (70) comprende una pieza central a partir del cual se extienden sustancialmente radialmente una pluralidad de rayos, estando montada dicha pieza central sobre dicho eje (30) , y en el que se disponen elementos flexibles para conectar los rayos al rotor

(62) del generador.

4. Aerogenerador segun la reivindicacion 1, en el que dicho segundo elemento de acoplamiento (70) comprende una pieza central montada en dicho eje (30) , comprendiendo dicha pieza central un disco sustancialmente circular, estando conectado dicho disco circular al rotor del generador a traves de una pluralidad de pernos axiales dispuestos circunferencialmente, en el que dichos pernos estan dispuestos dentro de dicho disco circular con una pluralidad de casquillos flexibles.

5. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho primer elemento de acoplamiento (40b, 40c) comprende una pieza central desde la que se extienden sustancialmente radialmente una pluralidad de rayos (44) , estando montada dicha pieza central en dicho eje (30) , y en el que el buje (10) esta provisto de una pluralidad de salientes axiales dispuestos circunferencialmente, y en el que se disponen elementos flexibles (42b) para conectar los rayos (44) a dichos salientes.

6. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, en el que dicho primer elemento de acoplamiento (40a) comprende una pieza central montada en dicho eje (30) , comprendiendo dicha pieza central un disco sustancialmente circular (46) , estando conectado dicho disco circular (46) al buje (10) a traves de una pluralidad de pernos axiales (41) dispuestos circunferencialmente, en el que dichos pernos (41) estan dispuestos dentro de dicho disco circular (46) con una pluralidad de casquillos flexibles (42a) .

7. Aerogenerador de acuerdo con la reivindicacion 5 o 6, en el que dicha pieza central esta montada en dicho eje

(30) con un disco de contraccion (45) .

8. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor del generador

(62) esta dispuesto radialmente en el interior del estator del generador (64) .

9. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rotor del generador

(62) esta dispuesto radialmente fuera del estator del generador (64) .

10. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho eje (30) comprende una parte delantera y una parte posterior conectadas entre si.

11. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho bastidor (20) comprende una parte frontal (20a) , una parte media (20b) , y una parte posterior (20c) , en el que el buje (10) esta montado de forma giratoria en dicha parte frontal (20a) , y la parte media (20b) de dicho bastidor esta montada de manera giratoria en una torre (50) .

12. Aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho eje (30) es un eje hueco tubular.

Figura 1

Figura 2

Figura 3a Figura 3b

Figura 3c

Figura 4

Figura 5

Figura 6

Figura 7

Figura 8

Figura 9

Figura 10

Figura 11a

Figura 11b

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden 5 excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción • DE 10255745 [0005]

• ES 2163362 [0008] [0010]

• US 4757211 [0010]