Aparato de carga de imán.

Aparato (1) de carga de imán para cargar piezas (20) polares de imán sobre un campo (3) de una máquina eléctrica,

comprendiendo el aparato (1)

- un medio (12, 13) de colocación realizado para mantener una pieza (20) polar de imán de una pluralidad P de piezas (20) polares de imán en su sitio con relación a su posición designada en el campo (3); y se caracteriza por

- un medio (14) de transferencia realizado para transferir simultáneamente una pluralidad P de piezas (20) polares de imán desde el medio (12, 13) de colocación sobre el campo (3) de la máquina eléctrica.

Aparato de carga de imán La invención describe un aparato de carga de imán, y un método de carga de imanes sobre un campo de una máquina eléctrica.

A menudo se usan imanes permanentes en grandes máquinas eléctricas tales como motores o generadores. Una máquina eléctrica de este tipo comprende dos componentes básicos, concretamente un campo para crear flujo magnético, y un inducido para generar fuerza electromotriz y para portar corriente que atraviesa el campo. El inducido comprende habitualmente bobinas conductoras enrolladas en un estator, mientras que el campo comprende habitualmente imanes dispuestos en un rotor. El rotor puede rodear el estator, o viceversa, y los imanes y las bobinas están enfrentados entre sí a través de un entrehierro estrecho. Los métodos establecidos de carga o montaje de imanes permanentes sobre el campo de una máquina eléctrica comprenden diversas etapas tales como encerrar los polos de imán permanente individuales en alojamientos, adherir los polos de imán permanente al campo (habitualmente el rotor) , enrollar toda la disposición en venda de fibra de vidrio, o encerrar la disposición en una bolsa de vacío, bombear resina a la bolsa y realizar extracción a vacío para consolidar los polos de imán permanente al cuerpo de rotor. Se describe otra técnica en el documento DE 10 2008 063 04.5 A1, en el que se cargan imanes permanentes unidos a bases mecanizadas de diferente manera, sobre un rotor interno, de manera que bases adyacentes se interbloquean o encajan entre sí a lo largo de sus laterales. Estos métodos están acompañados por diversos problemas tales como el esfuerzo extenso y, por tanto, costoso implicado en la fijación de los imanes permanentes al campo. Además, los imanes permanentes son más quebradizos que los imanes convencionales debido a su composición de materiales, puesto que habitualmente contienen un porcentaje de disprosio u otro elemento de las tierras raras. Además, debido a que los polos de imán permanente (que pueden tener varios metros de longitud y por consiguiente ser pesados) ya están magnetizados antes de que se monten sobre el campo, y pueden por tanto verse atraídos por otros imanes permanentes de polaridad opuesta, presentan un peligro para la seguridad considerable durante el procedimiento de montaje. Por estos motivos, la manipulación de los imanes permanentes requiere maquinaria y herramientas especiales y un control muy estricto del flujo de trabajo para evitar situaciones potencialmente peligrosas. En un enfoque, descrito en el documento EP 2 348 619 A1, pueden empujarse piezas polares de imán desde el lateral a lo largo de ranuras o crestas formadas de manera apropiada, de modo que se impide que las piezas polares se muevan lateralmente. Un enfoque alternativo, que implica en primer lugar cargar los imanes sobre el campo y luego magnetizarlos, evitaría la manipulación manual peligrosa pero sería muy costoso y, por tanto, imposible de implementar.

Surge otro problema en el caso de un fallo de un imán permanente que está sellado en una envoltura de fibra de vidrio o de resina. Un imán de este tipo debe retirarse y volverse a situar, lo que se vuelve difícil si la envoltura debe abrirse y resellarse de nuevo, haciendo que sea un procedimiento complicado y costoso sustituir un imán permanente defectuoso.

Surge otro problema asociado con imanes permanentes específicamente en el caso de un rotor de gran diámetro. El peso global del rotor debe mantenerse en un mínimo favorable, lo que significa que el grosor del cuerpo del rotor debe mantenerse relativamente delgado, dando como resultado una peor estabilidad estructural y rigidez. El peso del propio rotor en un estado estacionario (por ejemplo, antes de o durante la carga del imán) puede conducir a deformación de la forma del rotor. Una deformación de este tipo puede dar como resultado que el rotor adopte una forma elíptica u ovalada y en consecuencia un entrehierro no uniforme. Otro problema viene dado por el entrehierro estrecho en el caso de que el inducido o estator ya esté colocado en el interior del cuerpo de rotor antes de que éste se cargue con los imanes permanentes.

Por los motivos mencionados anteriormente, los métodos de la técnica anterior de montaje de imanes permanentes en un campo de una máquina eléctrica son peligrosos, costosos y difíciles de llevar a cabo.

Por tanto, es un objeto de la invención proporcionar un modo mejorado de carga de imanes sobre el campo de una máquina eléctrica, evitando los problemas descritos anteriormente.

Este objeto se logra mediante el aparato de carga de imán según la reivindicación 1, y mediante el método según la reivindicación 10 de carga de piezas polares de imán sobre un campo de una máquina eléctrica.

Según la invención, un aparato de carga de imán para cargar piezas polares de imán sobre un campo de una máquina eléctrica comprende un medio de colocación realizado para sujetar una pieza polar de imán de una pluralidad P de piezas polares de imán en su sitio con relación a su posición designada en el campo; y un medio de transferencia realizado para transferir simultáneamente la pluralidad P de piezas polares de imán desde el medio de colocación sobre el campo de la máquina eléctrica.

Una ventaja del aparato de carga de imán según la invención es que, debido a que se transfiere la pluralidad P de piezas polares de imán sobre el rotor en una etapa, se equilibra esta transferencia. En otras palabras, las fuerzas magnéticas ejercidas por los imanes permanentes se distribuyen uniformemente de modo que se evita un desequilibrio. Además, el peso de las piezas polares de imán que se insertan sobre el campo y de las ya cargadas sobre el campo también se distribuye uniformemente. Esta carga o transferencia equilibrada significa que el campo no está sometido a fuerzas no uniformes que podrían distorsionar su forma. Esto da como resultado una minimización favorable de la tensión estructural en el campo. El aparato de carga de imán según la invención es, por tanto, particularmente adecuado para cargar muchos polos de imán sobre un rotor grande, que, usando las técnicas de la técnica anterior de carga de imán, se vería sometido a deformación debido al peso distribuido de manera no uniforme de los imanes a medida que se montan, y también debido a las fuerzas magnéticas muy fuertes ejercidas por cualquier distribución no uniforme temporalmente de los imanes permanentes durante el procedimiento de montaje.

Según la invención, un método de carga de piezas polares de imán sobre un campo de una máquina eléctrica comprende las etapas de situar cada pieza polar de imán de una pluralidad P de piezas polares de imán en un medio de colocación de manera que una pieza polar de imán se sujeta en su sitio con relación a su posición designada en el campo de la máquina eléctrica, y transferir simultáneamente la pluralidad P de piezas polares de imán desde el medio de colocación sobre el campo de la máquina eléctrica.

Una ventaja del método según la invención es que el medio de colocación y el medio de transferencia no requieren de una interacción manual peligrosa, de modo que se aumenta favorablemente la seguridad del lugar de trabajo. Además, el método de carga equilibrada según la invención puede llevarse a cabo de manera más fiable, más rápida y más eficaz que los métodos de carga manual de la técnica anterior.

El aparato de carga de imán según la invención y/o el método según la invención de carga de piezas polares de imán sobre un campo de una máquina eléctrica es particularmente adecuado para cargar el campo de un generador de turbina eólica con piezas polares de imán que comprenden imanes permanentes. Para ello, el aparato de carga de imán se dimensiona preferiblemente para cargar piezas polares de imán sobre el campo de un generador de una turbina eólica.

Se proporcionan realizaciones y características particularmente ventajosas de la invención por las reivindicaciones dependientes, tal como se revela en la siguiente descripción. Pueden combinarse características de diferentes categorías de reivindicación según sea apropiado para proporcionar realizaciones adicionales no descritas en el presente documento.

Tal como se indicó anteriormente, el campo de una máquina eléctrica puede ser estacionario o puede rotar. Sin embargo, particularmente en generadores eléctricos, las bobinas están dispuestas en un estator, y los imanes están dispuestos en un rotor. Por tanto, sin restringir la invención en modo alguno, los términos “rotor” y “campo” pueden usarse de manera intercambiable a continuación. El rotor puede estar dispuesto en el interior del estator, o viceversa, de modo que los... [Seguir leyendo]

1. Aparato (1) de carga de imán para cargar piezas (20) polares de imán sobre un campo (3) de una máquina eléctrica, comprendiendo el aparato (1)

- un medio (12, 13) de colocación realizado para mantener una pieza (20) polar de imán de una pluralidad P de piezas (20) polares de imán en su sitio con relación a su posición designada en el campo (3) ; y se caracteriza por

- un medio (14) de transferencia realizado para transferir simultáneamente una pluralidad P de piezas (20) polares de imán desde el medio (12, 13) de colocación sobre el campo (3) de la máquina eléctrica.

2. Aparato de carga de imán según la reivindicación 1, en el que el medio (12) de colocación comprende un anillo (12) de distribución realizado para disponerse adyacente al campo (3) .

3. Aparato de carga de imán según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el medio (13) de colocación comprende una pluralidad de cabezales (13) de colocación conectados a un buje (16) dispuesto en un eje longitudinal (R) del campo (3) .

4. Aparato de carga de imán según la reivindicación 3, que comprende un medio de ajuste para ajustar espacialmente la posición de un cabezal (13) de colocación con relación al campo (3) .

5. Aparato de carga de imán según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio (12, 13) de colocación puede rotar alrededor de un eje longitudinal (R) del campo (3) .

6. Aparato de carga de imán según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una disposición (5) de alimentación realizada para alimentar una pieza (20) polar de imán al medio (12, 13) de colocación.

7. Aparato de carga de imán según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, mediante el cual el medio

(14) de transferencia se realiza para transferir la pluralidad P de piezas (20) polares de imán desde el medio (12, 13) de colocación hasta el campo (3) de manera que las piezas (20) polares de imán están dispuestas a distancias esencialmente iguales de un primer borde (31) externo del campo (3) .

8. Aparato de carga de imán según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio (12, 13) de colocación comprende una ranura (120, 130) de sujeción para una pieza (20) polar de imán, en el que la forma de la sección transversal de la ranura (120, 130) de sujeción coincide con la forma de la sección transversal de una ranura (30) de pieza polar correspondiente del campo (3) .

9. Aparato de carga de imán según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio (12, 13) de colocación se realiza para mantener la pluralidad P de piezas (20) polares de imán de manera que las piezas (20) polares de imán están dispuestas de manera esencialmente equidistante entre sí en el medio (12, 13) de colocación.

10. Método de carga de piezas (20) polares de imán sobre un campo (3) de una máquina eléctrica, comprendiendo el método la etapa de

- situar cada pieza (20) polar de imán de una pluralidad P de piezas (20) polares de imán en un medio (12, 13) de colocación de manera que una pieza (20) polar de imán se mantiene en su sitio con relación a su posición designada en el campo (3) de la máquina eléctrica; y se caracteriza por la etapa de

- transferir simultáneamente la pluralidad P de piezas (20) polares de imán desde el medio (12, 13) de colocación sobre el campo (3) de la máquina eléctrica.

11. Método según la reivindicación 10, en el que la pluralidad P de piezas (20) polares de imán mantenidas en su sitio en el medio (12, 13) de colocación comprende un factor del número total N de polos (20) de imán que van a cargarse sobre el campo (3) .

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en el que las piezas (20) polares de imán de la pluralidad P de piezas (20) polares de imán situadas en el medio (12, 13) de colocación comprenden una orientación magnética común.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que las etapas de situar la pluralidad P de piezas (20) polares de imán sobre el medio (12, 13) de colocación y transferir esa pluralidad P al campo (3) se llevan a cabo de manera repetida para cargar una pluralidad P de polos (2) de imán en el campo (3) .

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la etapa de cargar una pluralidad P de polos (2) de imán en el campo (3) se lleva a cabo de manera repetida para todos los polos (2) de imán de la misma orientación magnética.