Método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán permanente (PM), góndola de turbina eólica y turbina eólica.

Método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores (27) de imán permanente PM que comprende las etapas de:

- montar material de PM sustancialmente no magnetizado

(20) en uno o más rotores (27),

- establecer un campo de magnetización para magnetizar dicho material de PM (20) en el generador, en el que la magnetización del material de PM (20) se suministra mediante un sistema de magnetización que comprende medios de bobinas de magnetización (19, 31) y al menos un suministro de potencia, y

- magnetizar dicho material de PM (20) con dicho campo de magnetización,

en el que una corriente de magnetización a dichos medios de bobinas de magnetización (19, 31) se suministran mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica o sección de dicho convertidor de potencia de la turbina eólica.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10013933.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: HELLE,Lars , LINDHOLM,Morten , BENDIXEN,Flemming,Buus , BOLDEA,Ion , KJAER,PHILIP RICHARD JACOBSEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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 > F03D1/00 (Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00))
  • 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... > Métodos o aparatos especialmente adaptados para... > H02K15/03 (que incluyen imanes permanentes)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos o aparatos para la medida de valores... > G01R33/12 (Medida de propiedades magnéticas de artículos o muestras de sólidos o de fluidos (en los que interviene la resonancia magnética G01R 33/20))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > H01F13/00 (Aparatos o procedimientos para la imantación o para la desimantación)

PDF original: ES-2544497_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán permanente (PM) , góndola de turbina eólica y turbina eólica.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a un método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán 5 permanente (PM) , una góndola de turbina eólica y una turbina eólica.

Descripción de la técnica relacionada El ensamblaje de un generador de turbina eólica de gran tamaño comprende la instalación de un rotor en el estator.

Para un generador de turbina eólica de PM de gran tamaño, interaccionarán fuerzas magnéticas excesivas entre los imanes del rotor y el hierro del estator dando como resultado un sistema de instalación complicado. 10

En la patente danesa DK 172430 se da a conocer un método para ensamblar una máquina eléctrica de PM que comprende una pluralidad de postes, ensamblando en primer lugar dicha máquina con un rotor establecido en el estator en el que dicho rotor no tiene imanes permanentes montados y estableciendo en segundo lugar dichos imanes permanentes premagnetizados en el rotor mediante el montaje de imanes permanentes premagnetizados en ranuras preparadas comprendidas en el rotor. 15

El documento US 2003/0071467 A1 divulga una turbina eólica con un alternador de PM que usa un controlador que puede ajustar la magnetización del alternador para optimizar el rendimiento de la turbina.

El documento EP 1 708 341 divulga la magnetización de una máquina electromagnética montada, tal como un motor o un generador. Similar a las disposiciones de la técnica anterior, se aplica un fuerte campo magnético externo desde un llamado elemento fijo de magnetización para magnetizar el rotor. El documento EP 1 708 341 no se refiere 20 a aplicaciones relacionadas con turbinas eólicas.

El documento US 2004/0070361, que se considera el antecedente más cercano al objeto de la reivindicación 1, divulga un motor eléctrico donde los bobinados del estator se usan para magnetizar un rotor giratorio. La corriente a los bobinados del estator se proporciona mediante un llamado magnetizador. El documento US 2004/0070361 no se refiere a aplicaciones relacionadas con turbinas eólicas. 25

Es un objeto de la invención proporcionar una manera más simple o más alimentada por sí misma de magnetización de los imanes permanentes del rotor.

La invención La invención se refiere a un método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán permanente (PM) que comprende las etapas de la reivindicación 1. 30

Al magnetizar el material de PM después de montarse en el rotor de, por ejemplo, un generador de turbina eólica de gran tamaño, se garantiza que se minimizan cuestiones problemáticas con respecto al transporte, manejo y ensamblaje de imanes magnetizados, por ejemplo, se reduce sustancialmente la necesidad de herramientas y equipo de elevación, instalación y colocación no magnéticos especiales para soportar el gran campo magnético procedente de dichos imanes a una necesidad de equipo que pueda elevar los imanes sustancialmente no 35 magnetizados.

Además, se garantiza que se minimizan las precauciones especiales con respecto a la seguridad personal y el transporte del material magnético y las precauciones especiales por la existencia de, por ejemplo, componentes sensibles al campo magnético cerca de dicho imán y/o materiales magnéticos sueltos tales como polvo magnético y pequeñas partículas de hierro. 40

Además se garantiza que puede establecerse el montaje de dicho material de PM no magnetizado con equipo que puede estar fabricado de material magnético.

Incluso se garantiza además que el material de PM montado en dichos medios de sujeción puede magnetizarse hasta un nivel al menos igual al material de PM similar que está magnetizado en otra ubicación que cuando está montado en los medios de sujeción. 45

Además, se garantiza que puede obtenerse una correcta colocación del material de PM en el rotor dando como resultado, por ejemplo, un entrehierro uniforme entre el rotor y el estator del generador. Esto da como resultado, a su vez, un rendimiento mejorado tal como un mejor equilibrio del rotor, una inducción más uniforme de las bobinas de estator durante el funcionamiento, etc.

En otro aspecto de la invención, dicho montaje de material de PM sustancialmente no magnetizado y la posterior 50

magnetización del material de PM se realizan cuando el generador de turbina eólica está instalado en una góndola de turbina eólica. De este modo se garantiza que dicho generador de turbina eólica puede instalarse en un estado no magnetizado y que no se requieren herramientas adicionales diseñadas especiales para soportar las fuerzas magnéticas excesivas del material de PM magnetizado durante la instalación. Además, se garantiza que la magnetización puede realizarse después de ensamblar la góndola, por ejemplo, en una fábrica. 5

En otro aspecto de la invención, dicho montaje de material de PM sustancialmente no magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan en el generador de turbina eólica antes o después de montar la góndola en una torre de turbina eólica. De este modo se garantiza que la magnetización puede realizarse en una ubicación adecuada y/o en un momento adecuado en el proceso de instalación de una turbina eólica. Además, pueden minimizarse las precauciones especiales con respecto al transporte. Incluso se garantiza además que la 10 magnetización puede llevarse a cabo cuando los medios de magnetización están disponibles y operativos.

Mediante un convertidor de potencia se quiere decir en el presente documento un convertidor de potencia existente de la turbina eólica usado para suministrar la red eléctrica durante el funcionamiento normal. De este modo se garantiza que pueden usarse los convertidores de potencia existentes de la turbina eólica como fuente de alimentación en dicho sistema de magnetización, lo que a su vez reduce las necesidades y los costes de 15 herramientas de magnetización dedicadas especiales. Para las diferentes realizaciones, dicho suministro de corriente de magnetización a dicha bobina de magnetización puede suministrarse antes o después de que se instale la góndola de turbina eólica en una torre de turbina eólica.

En otro aspecto que no forma parte de la invención, se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante uno o más convertidores de potencia dedicados a dicha magnetización del 20 material de PM. De este modo se garantiza que dichos convertidores de potencia dedicados pueden suministrar parámetros correctos y suficientes del proceso de magnetización tales como corriente, tensión, campo magnético, control de tiempo, etc. Además, se garantiza para las diferentes realizaciones que dicho convertidor de potencia dedicado puede hacerse móvil y puede usarse para la magnetización en diferentes turbinas eólicas. De este modo puede reducirse la inversión en el equipo de magnetización especializado. 25

En otro aspecto de la invención, se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica o sección de dicho convertidor de potencia de la turbina eólica. Mediante el uso del convertidor de potencia de la turbina eólica se garantiza que el convertidor está disponible cuando se necesita para fines de magnetización. Además, se garantiza que puede establecerse la conexión eléctrica entre el convertidor y la bobina de magnetización. Incluso se garantiza además 30 que pueden combinarse secciones del convertidor de potencia para establecer una corriente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores (27) de imán permanente PM que comprende las etapas de:

- montar material de PM sustancialmente no magnetizado (20) en uno o más rotores (27) , - establecer un campo de magnetización para magnetizar dicho material de PM (20) en el generador, en el que la 5 magnetización del material de PM (20) se suministra mediante un sistema de magnetización que comprende medios de bobinas de magnetización (19, 31) y al menos un suministro de potencia, y - magnetizar dicho material de PM (20) con dicho campo de magnetización, en el que una corriente de magnetización a dichos medios de bobinas de magnetización (19, 31) se suministran mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica o sección de dicho convertidor de potencia de la 10 turbina eólica.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho material de PM substancialmente no magnetizado se magnetiza antes de que dicho uno o más rotores se monten a dicho generador.

3. Método según la reivindicación 1, en el que dicho material de PM substancialmente no magnetizado se magnetiza después de que dicho uno o más rotores se monten en dicho generador. 15

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho material de PM substancialmente no magnetizado preparado para magnetización se retiene en una pluralidad de medios de retención (26) .

5. Método según la reivindicación 1, en el que dicho montaje de material de PM sustancialmente no magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan cuando el generador de turbina eólica está instalado en una góndola de turbina eólica. 20

6. Método según la reivindicación 1, en el que dicho montaje de material de PM sustancialmente no magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan en el generador de turbina eólica antes o después de montar la góndola en una torre de turbina eólica.

7. Método según la reivindicación 1, en el que dicha conexión de un sistema de magnetización comprende conectar una o más bobinas de magnetización (31) que están diseñadas para la magnetización del material de PM. 25

8. Método según la reivindicación 7, en el que dichas bobinas de magnetización están integradas en el estator (24) o están sustituyendo a una o más piezas del estator (24) del generador de turbina eólica durante la magnetización del material de PM.

9. Método según la reivindicación 7 u 8, en el que dichas bobinas de magnetización (31) están dedicadas a la magnetización del material de PM. 30

10. Método según la reivindicación 1, en el que dicha conexión de un sistema de magnetización comprende establecer un material (34) de retención macizo en el entrehierro entre el imán permanente de rotor y la bobina de magnetización durante la magnetización del material de PM.

11. Método según la reivindicación 1, en el que dicha magnetización del material de PM comprende una rotación continua o gradual de dicho uno o más rotores de imán permanente. 35

12. Método según la reivindicación 1, en el que dicha magnetización de dicho material de PM con dicho sistema de magnetización comprende medir y controlar uno o más parámetros vitales para el proceso tales como tensión (V) , corriente (A) , tiempo, temperatura, posición del rotor, nivel de magnetización etc.

13. Góndola de turbina eólica que comprende:

- un generador de turbina eólica con uno o más rotores (27) ; y 40

- material de PM (20) montado y magnetizado mediante un sistema de magnetización que comprende medios de bobina de magnetización (19, 31) y al menos un suministro de energía, en el que una corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización (19, 31) se suministra mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica o sección de dicho convertidor de potencia de la turbina eólica.

14. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 13, en la que dicho material de PM está montado y 45 magnetizado en medios de retención (26) .

15. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 13, en la que dicho generador de turbina eólica es un generador de flujo axial, un generador de flujo radial o un generador de flujo transversal.

16. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 13, en la que dicho sistema de magnetización comprende una o más bobinas de estator (31) que están diseñadas para una operación de magnetización.

17. Turbina eólica que comprende:

- una torre de turbina eólica, - un rotor (27) de turbina eólica, y 5

- una góndola de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16 colocada en dicha torre y conectada a dicho rotor (27) de turbina eólica.

18. Turbina eólica según la reivindicación 17, que comprende además uno o más convertidores de potencia para suministrar corriente a dicho sistema de magnetización.

19. Turbina eólica según la reivindicación 17, que comprende además un engranaje con una o más etapas. 10