GENERADOR DE TURBINA EOLICA.

Generador de turbina eólica.Se proveen procedimientos y un aparato para ensamblar un generador

(10) de turbina eólica. El generador de turbina eólica incluye un núcleo (32) y una plurali-dad de bobinados (34) del estator espaciados circunferencialmente alrededor de un eje (13) longitudinal del generador, un rotor (12) rotable alrededor del eje longitudinal del generador, en el que el rotor incluye una pluralidad de elementos (40) magnéticos acoplados a una periferia exterior radialmente del rotor (42) de manera tal que se define un entrehierro entre los bobinados del estátor y los elementos magnéticos e incluyendo la pluralidad de elementos magnéticos una periferia interior radialmente que tiene un primer diámetro. El generador de turbina eólica incluye también un rodamiento (16) que incluye un primer miembro (54) en engan-che rotable con un segundo miembro (52) interior radialmente, incluyendo el primer miembro una periferia exterior radialmente, un diámetro de la periferia exterior radialmente del primer miembro que es sustancialmente igual al primer diámetro, estando el rotor acoplado al estator a través del rodamiento de manera tal que se mantiene un entrehierro sustancialmente uniforme

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200600024.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: ONE RIVER ROAD SCHENECTADY NEW YORK 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JANSEN,PATRICK LEE, GADRE,ANIRUDDHA D, DIMASCIO,PAUL STEPHEN, GRANT,JAMES JONATHAN, QU,RONGHAI, BAGEPALLI,BHARAT S.

Fecha de Solicitud: 5 de Enero de 2006.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 20 de Diciembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D11/00B
  • F03D9/00C
  • H02K7/18A2W

Clasificación PCT:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D9/00 (Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)
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GENERADOR DE TURBINA EOLICA.

Fragmento de la descripción:

Generador de turbina eólica.

Objeto de la invención

Esta invención se refiere generalmente a generadores eléctricos, y más particularmente, a procedimientos y a un aparato para controlar el entrehierro entre un rotor y un estátor de un generador de turbina impulsada por el viento.

Recientemente, las turbinas eólicas han recibido una atención incrementada como fuente de energía alternativa medioambientalmente segura y relativamente poco costosa. Con este interés creciente, se han hecho esfuerzos considerables para desarrollar turbinas eólicas que sean fiables y eficientes.

Antecedentes de la invención

Generalmente, una turbina eólica incluye una pluralidad de palas acopladas a un rotor a través de un buje. El rotor está montado dentro de un alojamiento o góndola, que está situada en la parte superior de una torre tubular o base. Las turbinas eólicas de tipo industrial (es decir, turbinas eólicas diseñadas para suministrar energía eléctrica a red de servicio) pueden tener grandes rotores (por ejemplo de 30 m de diámetro o mayores). Las palas de estos rotores transforman energía eólica en fuerza rotacional o fuerza que acciona el rotor de uno o más generadores, acoplados rotatoriamente al rotor. El rotor está soportado por la torre a través de un rodamiento que incluye una parte fija acoplada a la parte rotable. El rodamiento está sometido a una pluralidad de cargas qué incluyen un peso del rotor, una carga del momento del rotor que está en voladizo respecto del rodamiento, cargas asimétricas, tales como, cambios bruscos del viento horizontal, desajuste de guiñadas y turbulencias naturales.

En el generador, los componentes del rotor y los componentes del estátor están separados por un entrehierro. Durante el funcionamiento, un campo magnético generado por imanes permanentes y/o imanes bobinados montados en el rotor pasa a través del entrehierro entre el rotor y el estátor. El paso del campo magnético a través del entrehierro es, al menos parcialmente, dependiente de la uniformidad del entrehierro. Las cargas asimétricas y/o transitorias sobre el rotor se pueden introducir a través de las palas. Dichas cargas se canalizan desde el rotor a la base de la turbina eólica y pueden tender a deformar los componentes estructurales del rotor en el trayecto de la carga de manera tal que se reduzca la distancia del entrehierro y/o pierda uniformidad. Los componentes de la turbina eólica se pueden fabricar para resistir dichas cargas. Sin embargo, el inconveniente del peso y tamaño de estos componentes hacen su uso prohibitivo económicamente. Además, la necesidad de una estructura considerable para controlar el entrehierro requeriría un espacio de acceso al buje para instalar sistemas y darles servicio tales como un dispositivo de Control de Paso y otros dispositivos.

Descripción de la invención

En una realización se provee un procedimiento para el montaje de un generador de turbina eólica. El procedimiento incluye el acoplamiento de un núcleo de estátor a un estátor de manera tal que el núcleo del estátor se extiende axialmente desde el estátor, acoplamiento de un miembro de rodamiento interior radialmente y de un miembro de rodamiento exterior radialmente de un rodamiento al estátor, y acoplamiento de un rotor al rodamiento; incluyendo el rotor una pluralidad de elementos magnéticos acoplados a una periferia exterior radialmente del rotor de manera tal que se define un entrehierro entre el núcleo del estátor y los elementos magnéticos, ^ comprendiendo la pluralidad de elementos magnéticos una periferia interior radialmente que tiene un primer diámetro, siendo un diámetro de la periferia exterior radialmente del miembro exterior sustancialmente igual al primer diámetro, estando el rotor acoplado al estátor a través del rodamiento de manera tal que se mantiene un entrehierro sustancialmente uniforme.

En otra realización se provee un generador de turbina eólica. Incluyendo el generador de turbina eólica un estátor que tiene un núcleo y una pluralidad de bobinados de estátor espaciados circunferencialmente alrededor del eje longitudinal de un generador, y un rotor rotable alrededor del eje longitudinal del generador, en el que el rotor incluye una pluralidad de elementos magnéticos acoplados a una periferia exterior radialmente del rotor de manera tal que se define un entrehierro entre los bobinados del estátor y los elementos magnéticos.

La pluralidad de elementos magnéticos incluye una periferia interior radialmente que tiene un primer diámetro, y un rodamiento que tiene un primer miembro en enganche rotable con un segundo miembro interior radialmente, incluyendo el primer miembro una periferia exterior radialmente en la que un diámetro de la periferia exterior radialmente del primer miembro es sustancialmente igual al primer diámetro, y el rotor está acoplado al estátor a través del rodamiento de manera tal que se mantiene un entrehierro sustancialmente uniforme.

En otra realización, se provee un rodamiento para un generador de turbina eólica. El generador de turbina eólica incluye un rotor que tiene una pluralidad de elementos magnéticos espaciados circunferencialmente alrededor del rotor, teniendo la pluralidad de elementos magnéticos una periferia interior radialmente que tiene un primer diámetro. Incluyendo el rodamiento un primer miembro que tiene una periferia exterior radialmente en la que un diámetro de la periferia exterior radialmente es sustancialmente igual al primer diámetro, y un segundo miembro interior radialmente en enganche rotable con el primer miembro, el primer miembro y el segundo miembro están configurados para transmitir cargas desde el rotor al estátor de manera tal que se mantiene un entrehierro sustancialmente uniforme entre el rotor y el estátor.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración en alzado esquemática de un generador de turbina eólica ejemplar que incluye un rotor, un estátor y un rodamiento;

La figura 2 es una ilustración en alzado esquemática de un generador de turbina eólica ejemplar que incluye una brida de estátor integral y un buje de rotor integral;

La figura 3 es una ilustración en alzado esquemática de un generador de turbina eólica ejemplar que incluye un rodamiento situado dentro radialmente del núcleo del estátor del generador;

La figura 4 es una ilustración en alzado esquemática de un generador de turbina eólica ejemplar que incluye un segundo rodamiento entre el estátor del generador y un extremo distal del reborde exterior del rotor;

La figura 5 es una ilustración en alzado esquemática de un generador de turbina eólica ejemplar que incluye un segundo rodamiento entre un extremo distal del núcleo del estátor del generador y el reborde del rotor; y

La figura 6 es una ilustración en alzado esquemática de un generador de turbina eólica que incluye un rodamiento situado entre un reborde de soporte del núcleo y el rotor.

Descripción detallada de la invención

La figura 1 es una ilustración en alzado esquemática de un generador 10 de turbina eólica ejemplar que incluye un rotor 12, un estátor 14 y un rodamiento 16. En la realización ejemplar, una base 18 se acopla a una torre (no se muestra). La base 18 incluye un cuerpo 20 y una brida 22 de base. El estátor 14 está configurado para acoplarse a la brida 22 de la base por medio de un enganche de cara a cara de la brida 22 de la base y una brida 24 del estátor complementaria. En la realización ejemplar, el estátor 14 está sujeto a la brida 22 de acoplamiento...

 


Reivindicaciones:

1. Un generador (10) de turbina eólica caracterizado porque comprende:

un estátor (14) que comprende una brida (24) del estátor, un núcleo (32) acoplado a la brida del estátor y extendiéndose hacía afuera desde dicha brida del estátor, y una pluralidad de bobinados (34) arrollados alrededor del núcleo del estátor, donde dicho núcleo y dichos bobinados están espaciados circunferencialmente alrededor de un eje (13) longitudinal del generador, dicha brida del estátor estando acoplada a una brida (22) de una base de una turbina eólica;

un rotor (12) rotable alrededor del eje longitudinal del generador, comprendiendo dicho rotor una pluralidad de elementos (40) magnéticos acoplados a una periferia exterior de un reborde (42) interior radialmente del rotor o a una periferia interior de un reborde (44) exterior radialmente del rotor, extendiéndose dichos rebordes (42, 44) del rotor axialmente en paralelo con el núcleo (32) del estátor, de manera tal que se define un entrehierro entre dichos bobinados del estátor y dichos elementos magnéticos; y

un rodamiento (16) que comprende un primer miembro (54) exterior radialmente acoplado al rotor, dicho primer miembro en enganche rotable con un segundo miembro (52) interior radialmente acoplado al estátor, estando dicho rotor acoplado en enganche rotable a dicho estátor a través de dicho rodamiento; y

extendiéndose dicho rodamiento (16) circunferencialmente alrededor de un soporte (28) de rodamiento que se extiende axialmente desde la brida (24) del estátor, donde dicho rodamiento (16) se acopla al rotor (12) a través de al menos una brida (48) de soporte del rodamiento que se extiende axialmente desde el reborde (42) interior radialmente del rotor.

2. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho rotor es accionado directamente por al menos una pala.

3. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho estátor comprende al menos un núcleo de una sola cara y bobinado o un núcleo de doble cara y bobinado.

4. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además un segundo rodamiento (502) acoplado entre un extremo distal de dicho núcleo del estátor y dicho rotor, para mantener el entrehierro sustancialmente uniforme.

5. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además al menos una pala acoplada a un buje, en el que dicho rotor es parte unitaria de dicho buje.

6. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho rotor tiene sección transversal con forma de U definida por un reborde interior radialmente y un reborde exterior radialmente de dicho rotor, comprendiendo una segunda pluralidad de elementos magnéticos acoplados al reborde exterior radialmente del rotor, dichos bobinados del estátor incluyendo una parte interior y una parte exterior dispuesta entre dicho reborde interior radialmente y dicho reborde exterior radialmente del rotor, existiendo un segundo entrehierro ente dicho reborde exterior radialmente del rotor y dicha parte exterior dél bobinado del estátor.

7. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además un rodamiento (402) acoplado entre dicho estátor y dicho reborde exterior radialmente del rotor.

8. Un generador de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho rodamiento (16) está situado radialmente hacia dentro de dicho estátor y alineado axialmente con el mismo.