Métodos y útiles para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido (13) comprendiendo los siguientes pasos:

proporcionar útiles (21, 22) para la fundición de la carcasa; proporcionar un macho de arena (25) apropiado para conformar dicho conducto (13) con la configuración elegida; colocar dicho macho de arena·(25) entre los útiles (21, 22); verter un metal fundido entre los útiles (21, 22); separar la carcasa (11) de los útiles (21, 22) y retirar de ella la arena. El útil es un macho de arena (25) que comprende uno o más pares de un primer y segundo bloques (34, 44) que tienen n, n-1 segmentos curvos paralelos (35, 45) dispuestos con un ángulo predeterminado de inclinación A, comprendiendo también elementos de soporte (36, 46) en forma de peine en sus extremos orientados hacia afuera en una dirección radial.

Métodos y útiles para fabricar la carcasa de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido.

Campo de la invención

La invención se refiere a métodos y útiles para fabricar la carcasa de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido y más en particular, a métodos y útiles para fabricar la carcasa de un generador eléctrico de un aerogenerador con un conducto helicoidal de refrigeración embebido.

Antecedentes

Los generadores y motores grandes y, particularmente, las máquinas síncronas de imanes permanentes generan calor durante su funcionamiento como resultado tanto de pérdidas eléctricas como mecánicas y por ello están refrigeradas para lograr un funcionamiento eficiente.

Un sistema conocido de refrigeración está basado en una "camisa de agua", que incluye una serie de acanaladuras realizadas en la superficie exterior de la "camisa", que está zunchada a la carcasa exterior de la máquina. Como norma general, el paquete estatórico con sus bobinas se cala lo más cerca posible de la "camisa de agua" para que se produzca un intercambio térmico tanto por conducción, y/o por convección si existe algún tipo de elemento capaz de mover el aire interior, y/o por radiación.

Otro sistema de refrigeración conocido está basado en conductos embebidos en la carcasa del generador configurados para formar un circuito de refrigeración que permite la circulación de un líquido refrigerante. ES 2302621, presentada por el mismo solicitante de esta solicitud, describe un sistema de este tipo con un circuito helicoidal embebido en la carcasa cilíndrica del generador y un circuito espiral embebido en los escudos del generador. El método contemplado en esa solicitud para fabricar la carcasa del generador con un conducto embebido es un proceso de fundición en el que un tubo con la forma del circuito de refrigeración se dispone en el molde en el que se vierte el hierro fundido para conformar la carcasa.

Este método tiene, entre otros, dos problemas:

- Es un método caro y que requiere mucho tiempo.

- Es muy difícil llegar a obtener una adherencia correcta entre el tubo y el hierro fundido por lo que no se alcanza normalmente el nivel deseable de intercambio térmico por conducción.

Esta invención está orientada a la solución de esos problemas.

Sumario de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar métodos y útiles con una buena relación coste-eficiencia para fabricar la carcasa de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar métodos y útiles para fabricar la carcasa de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido que mejore el intercambio térmico por conducción entre la carcasa y el conducto de refrigeración.

En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen con un método que comprende los siguientes pasos:

- Proporcionar los útiles para la fundición de la carcasa.

- Proporcionar un macho de arena apropiado para conformar dicho conducto con la configuración elegida.

- Colocar dicho macho de arena entre los útiles para la fundición de la carcasa.

- Verter un metal fundido en los útiles para la fundición de la carcasa.

- Separar la carcasa de los útiles para la fundición y retirar de ella la arena.

En una realización preferente, la configuración elegida para el conducto de refrigeración es una configuración helicoidal y el macho de arena comprende una primera mitad comprendiendo n segmentos curvados paralelos y una segunda mitad comprendiendo n-1 segmentos, estando dichos segmentos dispuestos con un predeterminado ángulo de inclinación A respecto a un plano radial a la carcasa de manera que cada segmento de la primera mitad pueda unirse a un segmento de la segunda mitad para constituir una unidad helicoidal continua de arena, comprendiendo también elementos de soporte con forma de peine en sus extremos orientados hacia el exterior en una dirección radial, cada uno de los cuales comprende dientes que se extienden desde dichos segmentos y un mango. Dichas mitades del macho de arena pueden estar formadas por uno o más bloques idénticos. Se consigue con ello un método para fabricar carcasas con un conducto de refrigeración embebido de forma helicoidal en una amplia gama de dimensiones con una buena relación coste-eficiencia.

En otro aspecto, los objetos mencionados más arriba se consiguen proporcionando un útil para la fabricación de una carcasa cilíndrica de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido de forma helicoidal que comprende uno o más pares de un primer y un segundo bloque de machos de arena comprendiendo n, n-1 segmentos curvados paralelos dispuestos con un ángulo predeterminado A de inclinación respecto de un plano radial a la carcasa, comprendiendo también elementos de soporte con forma de peine en sus extremos orientados hacia el exterior en una dirección radial, cada uno de los cuales comprende dientes que se extienden desde dichos segmentos y un mango, para conformar un macho de arena con una primera mitad comprendiendo n segmentos curvados paralelos y una segunda mitad comprendiendo n-1 segmentos curvados paralelos que pueden quedar unidos formando una unidad helicoidal continua de arena. Se consigue con ello un útil que, utilizado en el marco de un proceso convencional de fundición, permite implementar un método para fabricar carcasas con un conducto de refrigeración embebido de forma helicoidal en una amplia gama de dimensiones con una buena relación coste-eficiencia.

Otras características y ventajas de la presente invención se harán evidentes de la siguiente descripción detallada de una realización ilustrativa pero no limitativa de su objeto, en relación con las figuras que se acompañan.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una vista parcial en sección de un generador eléctrico con una carcasa cilíndrica con un conducto de refrigeración embebido.

Las Figuras 2a y 2b son, respectivamente, una vista lateral y una vista frontal del circuito de refrigeración embebido en la carcasa cilíndrica.

Las Figuras 3a, 3b y 3c son, respectivamente, vistas esquemáticas frontal y laterales de un macho de arena según la presente invención.

Las Figuras 4a, 4b y 4c muestran los pasos principales de método de fabricación según la presente invención.

La Figura 5a es una vista en perspectiva de una realización preferente de un macho de arena según la presente invención y las Figuras 5b y 5c son vistas en perspectiva de los dos bloques utilizados para conformar dicho macho de arena.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de una carcasa cilíndrica obtenida con método de fabricación según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra un generador eléctrico con una carcasa cilíndrica 11 y dos escudos 12 formando su cubierta externa. El paquete estatórico 14 con sus bobinas 18 queda situado cerca de la carcasa cilíndrica 11.

La carcasa cilíndrica 11 incluye un conducto embebido 13 configurado de manera que actúe como circuito de refrigeración del generador con vías de entrada y salida 15, 17 de un líquido refrigerante desde y hacia el exterior.

Los tipos principales de intercambio de calor también se muestran en la Figura 1. Las flechas F1 ilustran los flujos de conducción y las flechas F2 ilustran los flujos de radiación/convección.

En la realización que utilizaremos para la descripción detallada del método de fabricación según la presente invención el conducto de refrigeración 13 embebido en la carcasa 11 con una vía de entrada 15 y una vía de salida 17 tiene la forma helicoidal mostrada en las Figuras 2a y 2b. La forma de la sección transversal del conducto 13 es preferiblemente rectangular.

Describiremos ahora, siguiendo la Figura 4, los pasos principales del método de fabricación según la presente invención, cuya idea básica es la utilización, en el marco de un proceso convencional de fundición para la fabricación de la carcasa 11, de un macho de arena 25 para conformar el conducto de refrigeración 13 en lugar del tubo usado en la técnica anterior.

En el primer paso se proporcionan los útiles...

1. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido (13), caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

a) proporcionar útiles (21, 22) para la fundición de la carcasa;

b) proporcionar un macho de arena (25) apropiado para conformar dicho conducto (13) con la configuración elegida;

c) colocar dicho macho de arena (25) entre los útiles (21, 22) para la fundición de la carcasa;

d) Verter un metal fundido entre los útiles (21, 22) para la fundición de la carcasa.

e) Separar la carcasa (11) de los útiles (21, 22) y retirar de ella la arena.

2. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado porque la configuración de dicho conducto (13) es una configuración helicoidal con vías de entrada y salida (15, 17) en los extremos del conducto.

3. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según la reivindicación 2, caracterizado porque el macho de arena (25) proporcionado en el paso b) comprende una prima mitad (33) comprendiendo n segmentos curvados paralelos (35) y una segunda mitad (43) comprendiendo n-1 segmentos (45), estando dichos segmentos (35, 45) dispuestos con un predeterminado ángulo de inclinación A respecto a un plano radial a la carcasa de manera que cada segmento (35) de la primera mitad (33) pueda unirse a un segmento (45) de la segunda mitad (43) para constituir una unidad helicoidal continua de arena, comprendiendo también en sus extremos elementos de soporte (36, 46) con forma de peine orientados hacia el exterior en una dirección radial, cada uno de los cuales comprende dientes (39, 49) que se extienden desde dichos segmentos (35, 45) y un mango (37, 47).

4. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas primera y segunda mitad (33, 43) están formadas por uno o más bloques (34, 44) que tienen la misma configuración que la mitad a la que pertenecen.

5. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque en el paso e) la arena se retira sometiendo la carcasa (11) a la acción de medios de vibración.

6. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el metal de fundición es hierro.

7. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el metal de fundición es acero regular.

8. Un método para fabricar la carcasa (11) de una máquina eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque la máquina eléctrica es el generador de un aerogenerador.

9. Un útil para la fabricación de una carcasa (11) de una máquina eléctrica con un conducto de refrigeración embebido (13) de forma helicoidal, caracterizado porque comprende uno o más pares de un primer y un segundo bloque (34, 44) de machos de arena comprendiendo n, n-1 segmentos curvados paralelos (35, 45) dispuestos con un ángulo predeterminado A de inclinación respecto de un plano radial a la carcasa, comprendiendo también en sus extremos elementos de soporte (36, 46) con forma de peine orientados hacia el exterior en una dirección radial, cada uno de los cuales comprende dientes (39, 49) que se extienden desde dichos segmentos (35, 45) y un mango (37, 47), para conformar un macho de arena (25) con una primera mitad (33) comprendiendo n segmentos curvados paralelos (35) y una segunda mitad (43) comprendiendo n-1 segmentos curvados paralelos (45) que pueden quedar unidos formando una unidad helicoidal continua de arena.

10. Un útil según la reivindicación 9, caracterizado porque dicha primera mitad (33) está conformada con tres bloques (34) comprendiendo ocho segmentos curvados (35) y una segunda mitad (43) conformadas con tres bloques (44) comprendiendo siete segmentos curvados (45).