Generador.

Generador que comprende disposiciones de bobinado, comprendiendo cada una de las disposiciones de bobinado al menos una bobina interna y una bobina externa que constituyen una estructura concéntrica de bobinas

,

en el que la bobina interna está constituida por un conductor interno y la bobina externa está constituida por un conductor externo,

en el que el conductor interno está enrollado alrededor de un diente,

en el que los conductores interno y externo están conectados en serie, y

en el que el conductor interno tiene una resistencia eléctrica por unidad de longitud menor que el conductor externo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12382053.

Solicitante: ALSTOM Renewable Technologies.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 82, Avenue Léon Blum 38100 Grenoble FRANCIA.

Inventor/es: KLAMT, THOMAS, MUÑIZ CASAIS,CÉSAR, ANDERES,RAFAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Detalles de arrollamientos > H02K3/18 (Arrollamientos para polos salientes)

PDF original: ES-2532176_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Generador

La presente invención se refiere a un generador que comprende disposiciones de bobinado, comprendiendo cada disposición de bobinado al menos una bobina interna y una bobina externa que constituyen una estructura concéntrica de bobinas.

ESTADO DE LA TÉCNICA 10

Un generador es un dispositivo capaz de transformar energía mecánica en electricidad. Esta transformación se consigue mediante la acción de un campo magnético en conductores eléctricos. Si se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo magnético, se genera una fuerza electromotriz en los conductores.

Los conductores eléctricos antes mencionados por lo general consisten en disposiciones de bobinado y el campo magnético puede ser generalmente producido por electroimanes o imanes permanentes. Los electroimanes pueden también comprender disposiciones de bobinado, a los que se les puede suministrar una energía adecuada para generar el campo magnético. Por motivos de homogeneización de términos, las disposiciones de bobinado que tienen el rol de generar el campo magnético serán denominadas en esta memoria como "disposiciones de bobinado 20 de campo magnético", y las disposiciones de bobinado en las que se induce una fuerza electromotriz por la acción del campo magnético serán denominadas en esta memoria como "disposiciones de bobinado productoras de energía".

Con el fin de obtener un movimiento relativo entre las disposiciones de bobinado productoras de energía y las 25 disposiciones de bobinado de campo magnético, puede provocarse la rotación de las disposiciones de bobinado productoras de energía, o la rotación de las disposiciones de bobinado de campo magnético, o la rotación de ambas. Dicha rotación puede ser obtenida conectando operacionalmente las correspondientes disposiciones de bobinado con p.ej. una turbina que comprende unas palas. La rotación de la turbina puede producirse p.ej. por medio de la acción del viento o de un salto de agua o de vapor en las palas. Este vapor puede ser producido a partir de p.ej. una 30 fuente de energía que puede ser un combustible fósil o nuclear.

En algunos generadores conocidos, cada una de las disposiciones de bobinado productoras de energía y/o de las disposiciones de bobinado de campo magnético comprenden al menos una bobina interna y una bobina externa que constituyen una estructura concéntrica de bobinas. La bobina interna está constituida por un determinado número de 35 capas de un conductor interno y, equivalentemente, la bobina externa está constituida por un determinado número de capas de un conductor externo, estando el conductor interno enrollado alrededor de un diente. Esta estructura concéntrica permite incrementar el número de capas de las disposiciones de bobinado en comparación con disposiciones de bobinado basadas en una única bobina con un determinado número de capas de conductor.

En el caso de las disposiciones de bobinado de campo magnético, un mayor número de capas de conductor permite generar un mayor campo magnético, mientras que en el caso de las disposiciones de bobinado productoras de energía, un mayor número de capas de conductor permite la inducción de un voltaje mayor.

En funcionamiento, el paso de corriente a través de las bobinas provoca que se calienten las disposiciones de 45 bobinado. Un sobrecalentamiento de los conductores puede dañar el generador y/o reducir su rendimiento.

El documento JP002-223542 divulga una máquina eléctrica que tiene unos bobinados que tienen una sección transversal variable.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Aún existe por tanto una necesidad de nuevos generadores que resuelvan el problema mencionado anteriormente. Es un objeto de la presente invención cubrir dicha necesidad.

La presente invención proporciona un generador que comprende disposiciones de bobinado, comprendiendo cada disposición de bobinado al menos una bobina interna y una bobina externa que constituyen una estructura concéntrica de bobinas. La bobina interna está constituida por un conductor interno y la bobina externa está constituida por un conductor externo, estando los conductores interno y externo conectados en serie. El conductor interno, el cual está enrollado alrededor de un diente, tiene una resistencia eléctrica por unidad de longitud menor 60 que el conductor externo.

La conexión en serie del conductor interno y el conductor externo puede obtenerse mediante la construcción de la estructura concéntrica de bobinas a partir de un único conductor. Este conductor único puede tener una primera región y una segunda región, teniendo la primera región (conductor interno) una resistencia eléctrica por unidad de longitud menor que la de la segunda región (conductor externo) . Alternativamente a tener un único conductor, la estructura concéntrica de bobinas puede ser construida p.ej. soldando de forma adecuada dos bobinas diferentes 5 (i.e. dos conductores diferentes) . Uno de dichos conductores diferentes (conductor interno) con una resistencia eléctrica por unidad de longitud menor que la del otro conductor (conductor externo) .

En este generador, las disposiciones de bobinado propuestas ofrecen un mejor comportamiento térmico durante el funcionamiento, de modo que se reduce el riesgo de sobrecalentamiento. La bobina interna está emparedada entre 10 el diente y la bobina externa, mientras que la bobina externa puede estar expuesta a flujos de aire causados por el funcionamiento del generador, el cual puede comprender p.ej. un sistema de ventilación especialmente dedicado. Estos flujos de aire pueden refrigerar de alguna manera las bobinas externas pero no las bobinas internas. Una manera de compensar esta ausencia de refrigeración de las bobinas internas puede ser reduciendo la resistencia eléctrica por unidad de longitud de los conductores internos con respecto a los conductores externos. 15

De este modo, el conductor interno desarrollará menos calor que el conductor externo ante condiciones operacionales idénticas. No obstante, los flujos de aire antes mencionados pueden compensar este calentamiento diferencial del conductor externo con respecto al conductor interno. Por lo tanto, un ratio adecuado de la resistencia eléctrica por unidad de longitud del conductor interno con respecto a la resistencia eléctrica por unidad de longitud 20 del conductor externo puede mejorar el comportamiento térmico de las disposiciones de bobinado del generador.

En algunas realizaciones, la menor resistencia eléctrica por unidad de longitud del conductor interno con respecto al conductor externo puede ser conseguida mediante la atribución al conductor interno de una sección transversal mayor que la sección transversal del conductor externo. Alternativamente a estas realizaciones, la resistencia 25 eléctrica por unidad de longitud menor con respecto a la del conductor externo puede ser conseguida mediante la atribución de diferentes conductividades eléctricas a los conductores interno y externo. De acuerdo con dicho último fundamento, el conductor interno puede estar hecho de un material que tiene una conductividad eléctrica mayor que el material del conductor externo.

Alternativamente a las realizaciones del párrafo anterior, la menor resistencia eléctrica por unidad de longitud del conductor interno con respecto a la del conductor externo puede ser conseguida mediante la atribución al conductor interno de tanto una mayor sección transversal como una mayor conductividad eléctrica con respecto al conductor externo.

Objetos, ventajas y características adicionales de realizaciones de la invención resultarán evidentes para aquellos expertos en la materia al examinar la descripción, o pueden ser aprendidos mediante la práctica de la invención.

BREVE... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Generador que comprende disposiciones de bobinado, comprendiendo cada una de las disposiciones de bobinado al menos una bobina interna y una bobina externa que constituyen una estructura concéntrica de bobinas, 5

en el que la bobina interna está constituida por un conductor interno y la bobina externa está constituida por un conductor externo, en el que el conductor interno está enrollado alrededor de un diente, en el que los conductores interno y externo están conectados en serie, y en el que el conductor interno tiene una resistencia eléctrica por unidad de longitud menor que el conductor externo. 10

2. Generador según la reivindicación 1, en el que el conductor interno tiene una sección transversal mayor que el conductor externo.

3. Generador según la reivindicación 2, en el que la sección transversal del conductor interno tiene una altura mayor 15 que la sección transversal del conductor externo.

4. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que la sección transversal del conductor interno tiene una anchura mayor que la sección transversal del conductor externo.

5. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el ratio de la sección transversal del conductor externo con respecto a la sección transversal del conductor interno es de entre el 50% y el 99%.

6. Generador según la reivindicación 5, en el que el ratio de la sección transversal del conductor externo con respecto a la sección transversal del conductor interno es de entre el 60% y el 75%. 25

7. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el conductor interno tiene una conductividad eléctrica mayor que el conductor externo.

8. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la estructura concéntrica de bobinas es 30 una estructura concéntrica de bobinas no solapadas.

9. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que cada disposición de bobinado comprende además una o más bobinas intermedias entre la bobina interna y la bobina externa en la estructura concéntrica de bobinas, y cada bobina intermedia está constituida por un conductor intermedio que tiene una 35 resistencia eléctrica por unidad de longitud que se encuentra entre la resistencia eléctrica por unidad de longitud del conductor interno y la resistencia eléctrica por unidad de longitud del conductor externo.

10. Generador según la reivindicación 9, en el que cada conductor intermedio tiene una sección transversal que se encuentra entre la sección transversal del conductor interno y la sección transversal del conductor externo. 40

11. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, en el que cada conductor intermedio tiene una conductividad eléctrica que se encuentra entre la conductividad eléctrica del conductor interno y la conductividad eléctrica del conductor externo.

12. Generador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende un rotor y un estator, en el que el rotor comprende imanes permanentes y el estator comprende las disposiciones de bobinado con estructura concéntrica de bobinas.