Instalación de energía eólica o hidráulica.

Instalación de energía eólica o hidráulica (10) para la generación de energía eléctrica con al menos una hélice

(30) y al menos un generador (60), que comprende un rotor (110) y un estator (500),

- en la que el estator está formado por al menos dos módulos de estator (100) independientes uno del otro mecánica y eléctricamente, que colaboran, respectivamente, con el rotor, y

- en la que en el caso de un movimiento relativo entre el rotor y el estator, cada módulo genera una tensión de salida propia del módulo,

caracterizada por que

- cada uno de los módulos de estator comprende, respectivamente, al menos un imán (130) propio del módulo, un yugo magnético (125) y al menos una bobina (140), que es atravesada por al menos una parte del flujo magnético del imán, y cada uno de los módulos de estator forma con el rotor, respectivamente, un circuito magnético (120) propio del módulo,

- al menos uno de los módulos de estator, con preferencia todos los módulos de estator, presentan una instalación de refrigeración (670) propia del módulo y un convertidor o rectificador (610, 630, 640, 650), que convierte o bien rectifica una tensión alterna suministrada por el o por las bobinas propias del módulo y genera como tensión de salida propia del módulo una tensión alterna o bien tensión continua propia del módulo,

- la instalación de refrigeración propia del módulo está dispuesta directa o indirectamente sobre el lado exterior del yugo magnético que está alejado del rotor, y

- el convertidor o rectificador está dispuesto sobre un lado exterior de la instalación de refrigeración (670) que está alejado del rotor y del lado exterior del yugo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/005608.

Solicitante: Venpower GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Auf der Plantage 34 16835 Rüthnick ALEMANIA.

Inventor/es: HEIN, PETER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente... > H02K7/18 (Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Motores síncronos con imanes permanentes; Generadores... > H02K21/44 (con arrollamientos inducidos bobinados sobre el imán)

PDF original: ES-2535220_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Instalación de energía eólica o hidráulica La invención se refiere a una instalación de energía eólica o hidráulica con las características de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Una instalación de energía eólica con las características de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente se conoce a partir de la publicación alemana DE 10 2006 013 590 A1.

Otras máquinas eléctricas se conocen a partir de la solicitud de patente internacional WO 2008/119055 A1 y a partir de la patente de los Estados Unidos US 5.844.341, La obtención de energía eléctrica a partir del viento se realiza desde hace muchos años con la ayuda de molinetes que son cada vez mayores. Las potencias alcanzables dependen, entre otras cosas, del diámetro del molinete. Potencias mayores significan, por lo tanto, también diámetros mayores del molinete y longitudes mayores de las palas de las hélices. Puesto que la velocidad inicial de las puntas de las hélices está limitada técnicamente, resultan números de revoluciones cada vez más pequeños.

La invención tiene el cometido de indicar una instalación de energía eólica o hidráulica, que puede generar grandes potencias eléctricas, pero a pesar de todo presenta una estructura sencilla y ligera.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención a través de una instalación de energía eólica o hidráulica con las características de acuerdo con la reivindicación 1 de la patente. Las configuraciones ventajosas de la instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

Una ventaja esencial de la instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la invención se puede ver en que el estator está formado por módulos de estator separados; esto posibilita un montaje especialmente sencillo del estator especialmente a gran altura sobre el suelo, como es habitual en instalaciones de energía eólica. Por lo tanto, para un montaje del estator no debe transportarse y montarse en conjunto, como en las instalaciones de energía eólica o hidráulica conocidas anteriormente, todo el estator, en su lugar se puede llevar, por ejemplo con una grúa módulo de estator por módulo de estator hasta el lugar de montaje respectivo y se puede montar en el lugar.

Otra ventaja esencial de la instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la invención consiste en que en el caso de un defecto es posible una sustitución de módulos individuales de estator. Por lo tanto, no debe sustituirse todo el estator, con lo que se pueden ahorrar costes en el caso de reparación.

Una ventaja adicional de la instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la invención se ve en que todos los componentes, que se calientan durante el funcionamiento del generador y, dado el caso, deben refrigerarse, para que no se excedan temperaturas límites, se pueden disponer en el estator del generador. Una refrigeración del estator desde el exterior es técnicamente relativamente sencilla y se puede realizar económicamente. Las partes y elementos de circulación de flujo dispuestos en el rotor, que se pueden calentar a través de la transmagnetización o de corrientes parasitas y se pueden calentar también a través del estator por medio de transferencia de calor y/o radiación se pueden formar en la instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la invención por piezas no críticas a la temperatura, de manera que no es necesaria ninguna refrigeración adicional. Con otras palabras, una ventaja esencial de la instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la invención consiste también en que solamente deben refrigerarse secciones del estator y se puede suprimir una refrigeración del rotor, incluso cuando se generan potencias eléctricas muy altas.

Las bobinas del lado del estator de los módulos de estator se pueden interconectar, por ejemplo, eléctricamente para poder preparar de acuerdo con la forma de realización de la red de suministro de energía eléctrica, en la que se conecta la instalación de energía eólica o hidráulica, las corrientes o tensiones correspondientes.

En la instalación de energía eólica o hidráulica se trata con preferencia de una instalación, que presenta una potencia nominal de al menos 1 kW. Tal potencia nominal es necesaria, en general, para posibilitar un empleo económico en redes de transmisión de energía.

Los módulos de estator están configurados con preferencia de tal forma que pueden ser ampliados, respectivamente, independientemente de otros módulos de estator a partir del generador y pueden ser incorporados en éste así como pueden ser sustituidos independientemente de otros módulos de estator.

También se considera ventajoso que los módulos de estator presenten, respectivamente, una instalación de montaje, con la que se puede regular la distancia entre el módulo de estator respectivo y el rotor de manera específica del módulo.

Con vistas a costes de construcción reducidos, se considera ventajoso que los módulos de estator del estator están

constituidos iguales.

El rotor presenta con preferencia sobre su superficie que está dirigida hacia los módulos de estator una resistencia magnética (Rm) dependiente de su ángulo de rotación respectivo, de manera que la magnitud del flujo magnético en las bobinas de los módulos de estator es dependiente del ángulo de rotación respectivo del rotor y se modifica durante la rotación del rotor.

Los imanes de los módulos de estator se forman con preferencia a través de imanes permanentes. De manera alternativa, en lugar de imanes permanentes o en combinación con imanes permanentes se emplean también electroimanes para la generación de un flujo magnético.

La disposición de los módulos de estator alrededor del eje de giro del rotor es con preferencia simétrica rotatoria.

El rotor puede estar dispuesto, por ejemplo, en el exterior alrededor del estator o dentro del estator.

Una hélice de la instalación de energía eólica o hidráulica está conectada con preferencia fija contra giro con el rotor del generador. Se puede prescindir de una transmisión entre el rotor y la hélice, de manera que se reducen al mínimo el peso y los costes.

Para posibilitar una generación de corriente polifásica, por ejemplo trifásica, se considera ventajoso que el ángulo de simetría de giro de la disposición de los módulos de estator del estator y el ángulo de simetría de giro de la distribución local de la resistencia magnética sobre el rotor sean diferentes. Una diferencia de la simetría del ángulo de giro conduce a una división polar diferente sobre ele stator y el rotor, de manera que se puede generar corriente eléctrica para sistemas polifásicos.

Evidentemente, el ángulo de simetría de giro del estator y el del rotor pueden ser también idénticos, cuando solamente debe generarse una única fase de corriente y de tensión.

Con preferencia, el rotor presenta sobre su superficie que está dirigida hacia el stator unos dientes que se extienden radialmente hacia fuera. Con la ayuda de una estructura dentada o bien de un perfil dentado se puede provocar de una manera especialmente sencilla una resistencia magnética, dependiente del ángulo de rotación respectivo del rotor, en la superficie del rotor. Los dientes en la superficie del rotor están constituidos con preferencia de un material con una resistencia magnética reducida, es decir, de un material que, cuando se aplica un campo magnético, provoca un flujo magnético grande. Material adecuado para los dientes es, por ejemplo, material ferromagnético, puesto que éste presenta un índice de permeabilidad muy alto.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de energía eólica o hidráulica (10) para la generación de energía eléctrica con al menos una hélice (30) y al menos un generador (60) , que comprende un rotor (110) y un estator (500) , -en la que el estator está formado por al menos dos módulos de estator (100) independientes uno del otro 5 mecánica y eléctricamente, que colaboran, respectivamente, con el rotor, y -en la que en el caso de un movimiento relativo entre el rotor y el estator, cada módulo genera una tensión de salida propia del módulo, caracterizada por que -cada uno de los módulos de estator comprende, respectivamente, al menos un imán (130) propio del módulo, un yugo magnético (125) y al menos una bobina (140) , que es atravesada por al menos una parte del flujo magnético del imán, y cada uno de los módulos de estator forma con el rotor, respectivamente, un circuito magnético (120) propio del módulo, -al menos uno de los módulos de estator, con preferencia todos los módulos de estator, presentan una instalación de refrigeración (670) propia del módulo y un convertidor o rectificador (610, 630, 640, 650) , que convierte o bien rectifica una tensión alterna suministrada por el o por las bobinas propias del módulo y genera como tensión de salida propia del módulo una tensión alterna o bien tensión continua propia del módulo, -la instalación de refrigeración propia del módulo está dispuesta directa o indirectamente sobre el lado exterior del yugo magnético que está alejado del rotor, y -el convertidor o rectificador está dispuesto sobre un lado exterior de la instalación de refrigeración (670) que está alejado del rotor y del lado exterior del yugo.

2. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que -el módulo de estator (100) presenta, respectivamente, dos segmentos anulares exteriores (530 y 540) , que están colocados en el exterior sobre el yugo magnético (125) y en concreto de tal forma que sobre el primer 25 segmento anular exterior (530) está colocado el segundo segmento anular exterior (540) , -en la que en el primer segmento anular exterior (530) está integrada la instalación de refrigeración propia del módulo y -en la que en el segundo segmento anular (540) colocado sobre el primer segmento anular (530) está integrado el convertidor o rectificador.

3. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que los módulos de estator pueden ser ampliados, respectivamente, independientemente de otros módulos de estator desde el generador y pueden ser integrados en éste así como se pueden sustituir independientemente de otros módulos de estator.

4. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los módulos de estator presentan, respectivamente, una instalación de montaje, con la que se puede regular la distancia entre el módulo de estator respectivo y el rotor de manera específica el módulo.

5. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los módulos de estator del estator están constituidos iguales.

6. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el rotor presenta sobre su superficie que está dirigida hacia los módulos de estator una resistencia magnética (Rm) dependiente de su ángulo de rotación respectivo, de manera que la magnitud del flujo magnético en las bobinas de los módulos de estator depende del ángulo de rotación respectivo del rotor y se modifica durante la rotación del rotor.

7. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada 45 por que los imanes de los módulos de estator son imanes permanentes.

8. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la disposición de los módulos de estator alrededor del eje de rotación del rotor es simétrica rotatoria.

9. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el rotor presenta sobre su superficie que está dirigida hacia los módulos de estator unos dientes (150) , que 8

se extienden radialmente en la dirección de los módulos de estator.

10. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el espacio intermedio entre dientes vecinos está relleno total o parcialmente con un material, que presenta una resistencia magnética mayor que el material de los dientes.

11. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el rotor está dispuesto en el exterior alrededor del estator o dentro el estator.

12. Instalación de energía eólica o hidráulica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la hélice está conectada de forma fija contra giro con el rotor del generador.