Generador anular.

Generador anular para una planta de energía eólica con un estátor con un anillo de estátor periférico para alojar devanados de estátor

, un impulsor montado de manera giratoria con respecto al estátor y una campana de estátor que está unida al anillo de estátor para crear una cámara de presión con una sobrepresión o un vacío a fin de proveer una corriente de aire a través del y/o a lo largo del estátor y/o del impulsor para enfriar el generador anular, presentando la campana de estátor al menos un orificio de ventilador provisto de un ventilador.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/062567.

Solicitante: Wobben Properties GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Dreekamp 5 26605 Aurich ALEMANIA.

Inventor/es: GUDEWER,WILKO.

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 H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Carcasas o envolturas; Recintos; Soportes > H02K5/20 (con canales o conductos para la circulación de un agente de refrigeración)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Carcasas o envolturas; Recintos; Soportes > H02K5/04 (Carcasas o recintos caracterizados por su configuración, su forma o su constitución)
  • 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... > Disposiciones de refrigeración o de ventilación... > H02K9/04 (teniendo medios para establecer la circulación de un agente de refrigeración)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Disposiciones de refrigeración o de ventilación... > H02K9/18 (en donde la parte exterior del circuito cerrado comprende un cambiador de calor asociado estructuralmente a la carcasa de la máquina)

PDF original: ES-2488816_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Generador anular

La presente invención se refiere a un generador anular de una planta de energía eólica. La presente invención se refiere además a un procedimiento para controlar una planta de energía eólica y la presente invención se refiere a una planta de energía eólica.

Una planta de energía eólica transforma la energía mecánica tomada del viento en energía eléctrica mediante un generador eléctrico. En este caso, un generador anular es un generador que gira lentamente y que funciona sin un engranaje entre el impulsor del generador y el rotor mecánico que presenta las palas de rotor. A tal efecto, el generador anular presenta una pluralidad de polos. La cantidad puede estar en el orden de magnitud de 2 a 84 polos e incluso más. El generador anular presenta aquí un diámetro proporcionalmente grande en comparación con su extensión axial. El generador anular de una planta de energía eólica moderna con una potencia nominal de 7 o más megavatios presenta, por ejemplo, un diámetro en el entrehierro de aproximadamente 1 m, mientras que, por el contrario, la extensión del entrehierro en dirección axial está en el intervalo de 1 m. Como es conocido, el entrehierro es el espacio intermedio entre el estátor y el impulsor de un generador eléctrico. El impulsor y/o el estátor asumen aquí esencialmente la forma de un anillo, razón por la que se utiliza el término de generador anular.

Debido a la velocidad de rotación lenta de un impulsor de un generador anular de una planta de energía eólica, que puede estar en el intervalo de 5 a 5 aproximadamente, en particular de 1 a 3 revoluciones por minuto como velocidad nominal, queda excluido o al menos resulta poco eficiente un autoenfriamiento mediante una hélice unida mecánicamente de manera fija al impulsor. En comparación con esto se remite a otros generadores que se utilizan en plantas de energía eólica junto con un engranaje elevador y presentan velocidades nominales en el intervalo de algunos miles de revoluciones por minuto. Las soluciones de tales generadores no se pueden aplicar en generadores anulares de rotación lenta.

Por el documento DE1936591A1 es conocido un generador para convertidores eólicos sin engranaje como impulsor exterior. En este caso, toda la parte magnéticamente activa del generador está dispuesta por fuera de la góndola. Por razones de enfriamiento se propone especialmente un impulsor exterior, en el que el impulsor se encuentra dispuesto por fuera del estátor en vista radial. A partir del apoyo dispuesto dentro del estátor se extienden brazos de soporte hacia el impulsor dispuesto en el exterior. Estos brazos de soporte del impulsor están diseñados a la vez como álabes para transportar aire frío a canales de enfriamiento del estátor. Sin embargo, tal construcción resulta extremadamente compleja y costosa.

El documento DE124467B4 propone para una planta de energía eólica con generador anular como impulsor interior que el aire se presione hacia la góndola mediante un impulsor en la cubierta de la góndola y a través del entrehierro del generador anular para enfriar así el generador anular.

Como otro estado general de la técnica se ha de remitir a los siguientes documentos: DE19636591A1, DE124669A1, DE621492T2, DE1968286B4, DE629977T2, EP1837519A2, así como DE1233947A1.

Con el fin de aumentar el enfriamiento de un generador anular, el estátor, en particular el anillo de estátor, puede estar preparado para un enfriamiento por agua, en particular para conducir una corriente de agua. Sin embargo, la desventaja de esto radica básicamente en el peligro de corrosión debido a la utilización de un enfriamiento por agua, en particular para un objeto metálico como el anillo de estátor.

Por tanto, es objetivo de la presente invención mejorar lo más posible un generador anular, en particular aumentar y/o hacer más eficiente el enfriamiento de un generador anular o proponer al menos un generador anular alternativo.

Según la invención se propone un generador anular de acuerdo con la reivindicación 1. Para una mejor comprensión de la invención se describe primero a continuación un generador anular que no forma parte de la invención, pero es un ejemplo que facilita la comprensión de la invención. Tal generador anular de una planta de energía eólica, que transforma la energía mecánica tomada del viento en energía eléctrica, presenta un estátor y un impulsor montado de manera giratoria alrededor de un eje de giro con respecto al estátor. En relación con el generador anular se utiliza aquí el término impulsor para evitar cualquier confusión con el rotor mecánico de una planta de energía eólica que se forma esencialmente a partir de un buje de rotor y al menos una pala de rotor, en la mayoría de los casos tres palas de rotor. La utilización del término impulsor no hace referencia en ningún caso al tipo de generador utilizado. No obstante, se utiliza preferentemente un generador síncrono.

El estátor presenta esencialmente un anillo de estátor periférico para alojar un paquete de chapas con devanados de estátor. Un movimiento giratorio del impulsor con respecto al estátor excita un campo magnético alterno en el paquete de chapas, lo que genera a su vez un flujo de corriente en los devanados de estátor y provoca un calentamiento del estátor condicionado por pérdidas.

El anillo de estátor presenta canales de enfriamiento para enfriar el estátor mediante una corriente de aire. De esta manera se dispone de un enfriamiento por aire adicional. Tales canales de enfriamiento pueden estar previstos tanto para un enfriamiento activo como para un enfriamiento pasivo o para una combinación de ambos. Por tanto, en caso del enfriamiento activo se genera una corriente de aire artificial para el enfriamiento.

Este generador anular está configurado como impulsor interior. Por consiguiente, el impulsor gira dentro del estátor. El entrehierro entre el impulsor y el estátor está configurado, por ejemplo, esencialmente como envoltura cilindrica corta. Esto incluiría también una disposición, en la que el entrehierro presenta un diámetro creciente o decreciente ligeramente en dirección axial y, por tanto, es similar a una sección cónica. El impulsor como anillo está dispuesto aquí en particular en dirección radial dentro del estátor que presenta también una forma anular. El estátor está dispuesto fijamente como anillo exterior.

Al menos algunos canales de enfriamiento están preparados preferentemente para el enfriamiento activo mediante una corriente de aire forzada y algunos canales de enfriamiento están preparados de manera alternativa o simultánea para el enfriamiento pasivo mediante el viento. En particular está previsto un dispositivo que genera una corriente de aire y los respectivos canales de enfriamiento para el enfriamiento activo presentan un orificio para la entrada y salida de la respectiva corriente de aire. Algunos canales de enfriamiento pueden estar preparados preferentemente para el enfriamiento activo y otros, para el enfriamiento pasivo.

De acuerdo con la reivindicación 1 se propone según la invención un generador anular con una campana de estátor unida al estátor para crear una cámara de presión con una sobrepresión o un vacío a fin de proveer una corriente de aire activa a través del y/o a lo largo del estátor y/o del impulsor para enfriar el generador anular. Tal campana de estátor encierra así una zona contigua al generador anular y colindante con el mismo, en la que se genera una sobrepresión de aire y este aire se puede escapar a través de secciones en el generador anular, en particular a través de canales de enfriamiento en el anillo de estátor y/o a través del entrehierro, de modo que se origina una corriente de aire refrigerante. La campana... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Generador anular para una planta de energía eólica con un estátor con un anillo de estátor periférico para alojar devanados de estátor, un impulsor montado de manera giratoria con respecto al estátor y una campana de estátor que está unida al anillo de estátor para crear una cámara de presión con una sobrepresión o un vacío a fin de proveer una corriente de aire a través del y/o a lo largo del estátor y/o del impulsor para enfriar el generador anular, presentando la campana de estátor al menos un orificio de ventilador provisto de un ventilador.

2. Generador anular de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el ventilador está montado de manera móvil mediante un mecanismo de movimiento o está fijado mediante un dispositivo de sujeción rápida para abrir temporalmente el orificio de ventilador con fines de mantenimiento y/o para permitir el paso de una persona, y el mecanismo de movimiento está configurado en particular como mecanismo pivotante.

3. Generador anular de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la campana de estátor presenta una primera sección de fijación para la fijación en un soporte de máquina de una planta de energía eólica y presenta varias secciones de soporte, en particular brazos de soporte, que se extienden a partir de la misma en una disposición en forma de estrella hacia afuera, hacia una segunda sección de fijación, para la fijación en el anillo de estátor, de modo que el anillo de estátor se puede soportar en el soporte de máquina mediante las secciones de soporte.

4. Generador anular de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el al menos un orificio de ventilador está dispuesto respectivamente entre dos secciones de soporte.

5. Generador anular de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la campana de estátor está fabricada esencialmente de metal, en particular hierro fundido, preferentemente fundición esferoidal y/o está fabricada por fundición a partir de una pieza.

6. Generador anular de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una potencia nominal de al menos 3 kW, con preferencia de 3 kW, con mayor preferencia de al menos 1 MW.

7. Procedimiento para controlar una planta de energía eólica, presentando la planta de energía eólica un generador anular con un impulsor y un estátor, que comprende las siguientes etapas:

- detectar una potencia eléctrica producida por el generador anular y

- conectar al menos un ventilador montado en una campana de estátor a fin de generar una corriente de aire a través del y/o a lo largo del estátor y/o del impulsor para enfriar el generador anular, si la potencia eléctrica detectada alcanza y/o supera un valor predeterminado.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que como valor predeterminado se establece un valor de 3% o superior, con preferencia de 5% y con mayor preferencia de 8% de la potencia nominal de la planta de energía eólica, en particular la potencia nominal se establece como valor predeterminado.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que se utiliza un generador anular de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8.

1. Planta de energía eólica con una góndola y un generador anular de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 y/o estando implementado en la planta de energía eólica un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9.

11. Planta de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, con una góndola y un generador anular, comprendiendo el generador anular un estátor con un anillo de estátor periférico para alojar un paquete de chapas con devanados de estátor y un impulsor montado de manera giratoria alrededor de un eje de giro con respecto al estátor, estando configurado el generador anular como impulsor interior, caracterizada por que el generador anular está dispuesto dentro de la góndola, exceptuando una sección exterior del anillo de estátor, y la sección exterior del anillo de estátor está dispuesta por fuera de la góndola a fin de quedar sometida al flujo del viento para el enfriamiento.

12. Planta de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada por que la sección exterior del anillo de estátor presenta medios de enfriamiento, en particular canales de enfriamiento para el enfriamiento pasivo que están expuestos directamente al viento.

13. Planta de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizada por que la góndola presenta una configuración aerodinámica, por lo que el viento puede incidir esencialmente de manera laminar a lo largo de la góndola hacia de la sección exterior del anillo de estátor a fin de favorecer un efecto de enfriamiento en la sección exterior del anillo de estátor.

14. Planta de energía eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada por que por fuera de la góndola, en la zona de las secciones exteriores del anillo de estátor, están previstos medios de flujo para favorecer un flujo de viento a lo largo de la sección exterior del anillo de estátor.