GENERADOR ELÉCTRICO PARA TURBINAS EÓLICAS E HIDRÁULICAS.

Generador adecuado para ser alojado en una góndola de turbina eólica,

que comprende: un bastidor (3) de generador, posicionado en una caja (27) de engranajes y que comprende un estator (4) de dicho generador; un rotor (6) de dicho generador, centrado en un eje (22) de salida de dicha caja (27) de engranajes; y medios (35) para guiar el posicionamiento de dicho bastidor (3) para controlar un espacio (31) de aire entre dicho estator (4) y dicho rotor, en el que el eje (22) de salida emplea conos (33, 34) duales, cada superficie cónica, corta y situada de manera precisa, de los mismos proporciona una ubicación exacta en los lados cercano y lejano del eje (22) de salida, para proporcionar un soporte adecuado a lo largo de la longitud del eje, de manera que la longitud del eje (22) de salida recto entre los conos (33, 34) duales de ubicación sirve para soportar el generador durante el montaje y el desmontaje

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2007/000746.

Solicitante: Clipper Windpower, LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 6305 CARPINTERIA AVENUE, SUITE 300 CARPINTERIA CA 93013 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HAHLBECK,Edwin,C.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 23 de Marzo de 2007.

Clasificación PCT:

  • F03D9/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.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).
  • H02K15/16 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › H02K 15/00 Métodos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación, montaje, mantenimiento o reparación de máquinas dinamoeléctricas. › Centrado del rotor en el estator; Equilibrado de los rotores.
  • H02K7/116 H02K […] › H02K 7/00 Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente asociados con con máquinas dinamo-eléctricas, p. ej. asociación estructural con un motores mecánico de arrastre o máquinas dinamoeléctrica auxiliares. › con engranajes.
  • H02K7/18 H02K 7/00 […] › Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2375410_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

La presente solicitud está relacionada con la solicitud de patente US No. 10/773.851 Variable Speed Wind Turbine Technology, que fue presentada el 4 de Febrero de 2.004,; la patente US No. 6.304.002; la solicitud de patente US No. 10/213.764 de Amir S. Mikhail y Edwin C. Hahlbeck, titulada "Improved Distributed Power Train That Increases Electric Power Generator Density, presentada el 7 de Agosto de 2.002; la solicitud de patente US No. 09/920.247, de Peter Stricker, titulada "Distributed Generation Drivetrain (DGD) Controller For Application To Wind Turbine and Ocean Current Turbine Generators" presentada el 31 de Julio de 2.001; la solicitud de patente US No. 10/426.287 Kevin L. Cousineau: Distributed Static VAR Compensation (DSVC) System For Wind And Water Turbine Applications, presentada el 30 de Abril de 2.003, y la solicitud de patente US No. 10/449.342 de Amir S. Mikhail y Edwin C. Hahlbeck, titulada "Improved Distributed Power Train (DGD) with Multiple Power Paths, presentada el 31 de Mayo de 2.003, todos ellas asignadas a Clipper Windpower Technology, Inc.. Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a dispositivos generadores de energía eléctrica, tales como turbinas eólicas y, más particularmente, a un generador eléctrico adecuado para ser alojado en una góndola de turbina eólica que comprende un bastidor de generador posicionado sobre una caja de engranajes y que comprende un estator de dicho generador, un rotor de dicho generador, centrado en un eje de salida de dicha caja de engranajes, y medios para guiar el posicionamiento de dicho bastidor para controlar un espacio de aire entre dicho estator y dicho rotor. 2. Técnica anterior En una turbina eólica típica, de eje horizontal, hay montada una góndola sobre una torre vertical alta. La góndola aloja mecanismos de transmisión de energía, equipo eléctrico y soporta un sistema de rotor en un extremo. Los sistemas de rotor para turbinas eólicas de eje horizontal incluyen, normalmente, una o más palas fijadas a un cubo de rotor en un eje. El flujo de viento hace girar el rotor, el cual, hace girar un eje principal en la góndola. El eje hace girar los engranajes de la caja de engranajes que transmiten un par de torsión a un generador eléctrico. Típicamente, la góndola pivota alrededor de la torre vertical para aprovechar el viento que fluye desde cualquier dirección. El movimiento de pivote alrededor de este eje vertical, en respuesta a los cambios en la dirección del viento, se conoce como orientación o respuesta de orientación y el eje vertical se conoce como eje de orientación. Conforme el viento pasa más allá de las palas con una velocidad suficiente, el sistema de rotor gira y la turbina eólica convierte la energía eólica en energía eléctrica, por medio del generador. Una salida eléctrica del generador está conectada a una red eléctrica. Los generadores usados en turbinas eólicas están conectados, normalmente, al eje de salida de la caja de engranajes con un acoplamiento flexible. El generador está montado sobre una estructura de soporte y está calzado o ajustado mediante tornillos para alinear el generador con la caja de engranajes. Debido a la flexibilidad de las plataformas de gran tamaño, el acoplamiento es expandido a un acoplamiento y un eje intermedio para facilitar una desviación. El rotor del generador está soportado mediante cojinetes situados en el bastidor del generador y requiere lubricación de manera regular. El documento WO 2004/027260 A1 divulga instalaciones de energía eólica que comprenden un rotor, un eje de rotor, una caja de engranajes y un generador, en las que el generador está materializado como un anillo que comprende, de manera concéntrica, la caja de engranajes. El documento JP 2002 221263 divulga un sistema generador de energía eólica, comprendiendo el sistema una caja de engranajes, dispuesta entre un rotor que gira debido a la energía eólica, y un generador. El documento DE 101 14 609 A1 divulga un dispositivo de transmisión de par de torsión para una turbina eólica que comprende un rotor con al menos una pala de rotor. La turbina eólica comprende además una caja de engranajes con al menos una etapa reductora, en la que el eje de entrada de la caja de engranajes puede estar acoplado con un generador. El documento DE 296 09 794 U1 divulga una combinación de generador y caja de engranajes para turbinas de energía eólica, en la que la combinación de generador y caja de engranajes comprende un cojinete de rotor y un generador. Por lo tanto, es deseable proporcionar un sistema de montaje de generador que elimine los acoplamientos. E07734075 11-01-2012 También es deseable proporcionar un generador de turbina eólica que sea fácil de montar y desmontar en una góndola que se encuentra sobre una torre de gran altura. También es deseable proporcionar un generador de turbina eólica que proporcione un alineamiento perfecto o casi 2   perfecto del espacio de aire. También es deseable proporcionar un generador de turbina eólica que proporcione ahorros de costes mediante el uso de un sello laberíntico que actúa también como un protector de imán. Resumen de la invención Según los principios de la presente invención, un generador adecuado para ser alojado en una góndola de turbina eólica comprende un bastidor de generador posicionado en una caja de engranajes y que comprende un estator de dicho generador, en el que un rotor de dicho generador está centrado en un eje de salida de dicha caja de engranajes, y medios para guiar el posicionamiento de dicho bastidor para controlar una espacio de aire entre dicho estator y dicho rotor. El eje de salida emplea conos duales, cada superficie cónica, corta y ubicada de manera precisa, de los mismos proporciona una ubicación exacta en los lados cercano y lejano del eje de salida para proporcionar un soporte adecuado a lo largo de la longitud del eje, de manera que la longitud del eje recto de salida entre los conos de ubicación dual sirve para soportar el generador durante el montaje y el desmontaje. El control del espacio de aire es crítico para la función apropiada del generador. Según la invención, la ubicación del rotor del generador es servida por medio de conos de ubicación duales. Los conos permiten una alineación sin holguras. Para facilitar la retirada del generador, los conos tienen ángulos pronunciados que superan el coeficiente de fricción de los materiales usados. Los conos con ángulos pronunciados tienen una longitud limitada, ya que el diámetro disminuye rápidamente. Para proporcionar un soporte adecuado a lo largo de su longitud, el eje emplea conos duales; cada superficie cónica, corta y situada de manera precisa, proporciona una ubicación exacta en los lados cercano y lejano del eje. La consecución de una ubicación exacta asegura un equilibrio correcto del rotor. La longitud del eje recto entre los conos de ubicación dual sirve para soportar el generador durante el montaje y el desmontaje. Esto es importante, ya que hace que el montaje del generador sea cómodo y seguro. El ajuste en el eje y el orificio de emparejamiento del rotor tiene una holgura suficiente para permitir el montaje en todas las condiciones. La porción de eje recto entre los conos de ubicación dual, aunque tienen holgura suficiente para facilitar el montaje, ubican el bastidor del generador de manera suficientemente precisa para permitir el inicio de un acoplamiento de los pernos de ubicación de bastidor. Estos pernos con forma de bala causan una auto-alineación de la estructura conforme el generador es avanzado en el eje de la caja de engranajes durante el montaje del generador en la góndola. Conforme el conjunto generador es fijado al eje apretando sus pernos de montaje, los conos centran el rotor y los pernos con forma de bala centran el bastidor (estator). El rotor y el estator son retenidos, cada uno de ellos, por su sistema de empernado respectivo. El sistema de empernado de rotor proporciona una carga de contacto suficiente en los conos para transmitir el par de torsión motor necesario. Con el fin de alinear aproximadamente el rotor y el subconjunto de bastidor, el subconjunto es alineado mediante elementos de retención ajustados con holgura. Estos elementos tienen una holgura ligeramente menor que el espacio de aire, para centrar el rotor y el estator suficientemente bien para prevenir daños en los imanes del rotor. Cuando el sistema alinea el rotor y el estator, estos elementos de retención actúan como sellos laberínticos, diseñados para proteger el interior del generador de la contaminación. La invención tiene la ventaja de que el sistema único de montaje elimina acoplamientos. La invención tiene la ventaja de que el generador es fácil de montar y desmontar en una góndola de turbina eólica situada sobre una torre alta. La invención tiene la ventaja de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Generador adecuado para ser alojado en una góndola de turbina eólica, que comprende: un bastidor (3) de generador, posicionado en una caja (27) de engranajes y que comprende un estator (4) de dicho generador; un rotor (6) de dicho generador, centrado en un eje (22) de salida de dicha caja (27) de engranajes; y medios (35) para guiar el posicionamiento de dicho bastidor (3) para controlar un espacio (31) de aire entre dicho estator (4) y dicho rotor, en el que el eje (22) de salida emplea conos (33, 34) duales, cada superficie cónica, corta y situada de manera precisa, de los mismos proporciona una ubicación exacta en los lados cercano y lejano del eje (22) de salida, para proporcionar un soporte adecuado a lo largo de la longitud del eje, de manera que la longitud del eje (22) de salida recto entre los conos (33, 34) duales de ubicación sirve para soportar el generador durante el montaje y el desmontaje. 2. Generador según la reivindicación 1, en el que durante la instalación, dichos conos (33, 34) de ubicación actúan para centrar el rotor (6) y los pernos (35, 36) con forma de bala actúan para centrar dicho estator (4). 3. Generador según la reivindicación 1 ó 2, en el que tras la alineación de dicho rotor (6) y dicho estator (4), dichos elementos (16) de retención actúan como sellos laberínticos, que protegen el interior del generador de la contaminación. 7 E07734075 11-01-2012   8 E07734075 11-01-2012   9 E07734075 11-01-2012   E07734075 11-01-2012   11 E07734075 11-01-2012   12 E07734075 11-01-2012   13 E07734075 11-01-2012   14 E07734075 11-01-2012

 

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