Disposición de estator, generador y turbina eólica.

Disposición de estator de un generador (6) para una turbina (1) eólica que comprende una pluralidad de segmentos (10) de estator que forman sustancialmente el estator (9) del generador (6),

cada segmento (10) de estator tiene al menos un arrollamiento (12) de estator y una pila (11) laminada de planchas, en la que cada segmento (10) de estator comprende medios (15, 16, 17) de refrigeración de al menos el segmento (10) de estator respectivo, caracterizada porque

- el al menos un arrollamiento (12) de estator y la pila (11) laminada de planchas están completamente moldeados o fundidos en un material (13) con una propiedad de aislamiento eléctrico y/o con una cualidad anticorrosión y/o con una propiedad de conducción térmica, por lo que

- los medios (15, 16) de refrigeración de un segmento (10) de estator se proporcionan como una superficie (15) externa del segmento (10) de estator respectivo que tiene una propiedad de disipación térmica, por lo que la superficie externa es una superficie (15) de una plancha (16) de metal que tiene una propiedad de disipación térmica y que está unida al material (13) de moldeo o fundición del segmento (10) de estator respectivo y/o

- los medios (17) de refrigeración de un segmento (10) de estator se proporcionan como al menos un elemento (17) térmicamente conductor, en la que el elemento (17) térmicamente conductor es un elemento (17) de fundición de aluminio integrado en el material (13) de moldeo o fundición del segmento (10) de estator respectivo. 2. Disposición de estator según la reivindicación 1

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08007146.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: STIESDAL, HENRIK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02K1/12 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 1/00 Detalles del circuito magnético (circuitos magnéticos para relés H01H 50/16). › Partes fijas del circuito magnético.
  • H02K3/50 H02K […] › H02K 3/00 Detalles de arrollamientos. › Fijación de cabezas de bobinas, de conexiones equipotenciales o conexiones a ellos.
  • H02K9/22 H02K […] › H02K 9/00 Disposiciones de refrigeración o de ventilación (canales o conductos en las partes del circuito magnético H02K 1/20, H02K 1/32; canales o conductos en o entre los conductores H02K 3/22, H02K 3/24). › por un material sólido conductor del calor empotrado en o puesta en contacto con el estator o el rotor, p. ej. puentes de calor.

PDF original: ES-2431593_T3.pdf

 

Disposición de estator, generador y turbina eólica.

Fragmento de la descripción:

Disposición de estator, generador y turbina eólica.

La invención se refiere a una disposición de estator de un generador para una turbina eólica. La invención se refiere también a un generador, por ejemplo un generador de accionamiento directo para una turbina eólica que comprende tal disposición de estator así como una turbina eólica que comprende tal generador.

Cada turbina eólica comprende un generador, por ejemplo un generador de accionamiento directo grande que tiene un estator de generador y un rotor de generador para la producción de energía eléctrica. Las turbinas eólicas se levantan en tierra así como en alta mar. En particular, cuando se levanta una turbina eólica en alta mar, la turbina eólica en su conjunto, pero también el generador se exponen a duras condiciones medioambientales, como humedad, partículas saladas, etc. Si no están suficientemente protegidos, en particular los componentes de estator de un generador de turbina eólica, están expuestos a daños debidos a corrosión y a un riesgo aumentado de fallos eléctricos en tales condiciones medioambientales en alta mar. Por consiguiente, es generalmente recomendable que tal generador esté completamente encerrado.

Sin embargo, bajo ciertas circunstancias es conveniente disponer un generador grande de turbina eólica para que no esté completamente encerrado. Un ejemplo es cuando el generador está ubicado delante de la torre entre el rotor de turbina eólica y la torre, por tanto en el lado contra el viento de la torre. En tal caso el acceso al buje de rotor, por ejemplo para mantenimiento, está dispuesto de la mejor manera como un camino a través del generador, que obviamente es contrario al deseo de tener un generador totalmente encerrado.

Además, es ventajoso que el estator de generador comprenda una serie de segmentos de estator independientes. Un estator segmentado tiene el beneficio de que en el caso de un fallo el segmento de estator afectado respectivo puede reemplazarse con una fracción de los costes y el esfuerzo requeridos para el reemplazo del estator completo. Sin embargo, durante el transporte y el manejo de los segmentos de estator individuales, por ejemplo durante el levantamiento de la turbina eólica, los segmentos de estator están expuestos a condiciones ambientales húmedas y saladas que pueden provocar un daño de los segmentos de estator individuales.

El documento WO 03/077404 A1 da a conocer un motor de par que está dotado de un rotor y un estator, que comprende un marco de estator con núcleos de hierro y arrollamientos eléctricos. Los núcleos de hierro y los arrollamientos eléctricos se disponen en uno o más segmentos de estator separados. Un medio de refrigeración se proporciona con los segmentos de estator en forma de un elemento refrigerante que tiene un medio refrigerante circulando en el mismo.

El documento WO 91/05953 A1 da a conocer una turbina eólica, que comprende un rotor de turbina y un generador equipado con un rotor y un estator. El generador es una máquina de sectores de tipo asíncrono. El estator comprende uno o más sectores de estator.

El documento WO 00/60719 A1 da a conocer un generador, preferiblemente para un molino de viento, con lo que al menos el estator del generador está realizado con al menos dos módulos que están completamente encerrados y son herméticos. Los al menos dos módulos pueden montarse y desmontarse independientemente entre sí uno o más cada vez.

Por tanto un objetivo de la presente invención es proporcionar una disposición de estator, un generador así como una turbina eólica como se mencionó inicialmente de tal forma que preferiblemente pueda evitarse un daño de una disposición de estator debido a unas duras condiciones ambientales.

La invención alcanza este objetivo mediante una disposición de estator o un estator de un generador preferiblemente de accionamiento directo para una turbina eólica que comprende una pluralidad de segmentos de estator que forman sustancialmente el estator del generador, cada segmento de estator tiene al menos un arrollamiento de estator y una pila laminada de planchas, en la que cada segmento de estator comprende medios para refrigerar al menos el segmento de estator respectivo, caracterizada porque

el al menos un arrollamiento de estator y la pila laminada de planchas están completamente moldeados o fundidos en un material con una propiedad de aislamiento eléctrico y/o con una cualidad anticorrosión y/o con una propiedad de conducción térmica, por lo que

los medios de refrigeración de un segmento de estator se proporcionan como una superficie externa del segmento de estator respectivo que tiene una propiedad de disipación térmica, por lo que la superficie externa es una superficie de una plancha de metal que tiene una propiedad de disipación térmica y que está unida al material de moldeo o fundición del segmento de estator respectivo y/o

los medios de refrigeración de un segmento de estator se proporcionan como al menos un elemento térmicamente conductor, en la que el elemento térmicamente conductor es un elemento de fundición de aluminio integrado en el material de moldeo o fundición del segmento de estator respectivo.

Moldeando o fundiendo completamente cada segmento de estator usando un material mencionado que tiene preferiblemente las tres propiedades mencionadas el al menos un arrollamiento de estator y la pila laminada de planchas y las placas laminadas respectivamente de cada segmento de estator se protegen en particular contra la corrosión, la humedad, y las partículas saladas y de polvo. De esta forma pueden evitarse daños de los segmentos de estator debido a unas duras condiciones medioambientales en particular durante el transporte así como durante el manejo así como durante la operación. Como consecuencia, puede prolongarse la vida útil de los segmentos de estator.

El diseño de la disposición de estator o el estator con una pluralidad de segmentos de estator moldeados o fundidos y por tanto completamente protegidos permite adicionalmente un generador no completamente encerrado, por ejemplo un generador de accionamiento directo grande no completamente encerrado. Consecuentemente el generador puede comprender un camino a través del generador que es ventajoso para el mantenimiento de la turbina eólica en particular cuando el generador está ubicado en el lado en contra del viento de la torre de la turbina eólica entre el rotor de turbina eólica y la torre.

Además el diseño modular de la disposición de estator o el estator con segmentos de estator individuales únicos permite en caso de fallo de un solo segmento de estator reemplazar solamente el único segmento de estator afectado en vez del reemplazamiento de toda la disposición de estator, el estator o incluso todo el generador. Por tanto el mantenimiento está aún más simplificado.

Preferiblemente cada segmento de estator es un segmento con forma de segmento de anillo. Por tanto cuando los segmentos con forma de segmento de anillo únicos se conectan entre sí en sus lados frontales forman la disposición de estator o estator con forma de anillo que se dispone normalmente o bien alrededor o bien dentro del rotor de generador del generador de turbina eólica.

Según una variante de la invención el material con la propiedad de aislamiento eléctrico y/o con la cualidad anticorrosión y/o con la propiedad de conducción térmica es una resina, una resina de fundición, una resina epoxídica o una resina epoxídica de fundición. Es posible además añadir materiales a la resina usada normalmente para transformadores de resina fundida, por ejemplo dióxido de silicio (SiO2) para mejorar la conducción térmica y/o fibras de vidrio para evitar grietas en la resina. Como ya se mencionó, cada segmento de estator se moldea o funde completamente dentro de su material respectivo para tener una protección total del segmento de estator contra las duras condiciones medioambientales.

Según la invención, un segmento de estator comprende medios de refrigeración al menos para refrigerar el segmento de estator respectivo. Los medios de refrigeración se proporcionan preferiblemente para mantener el segmento de estator moldeado o fundido dentro de los límites de una temperatura de operación.

Conforme a una realización de la invención los medios de refrigeración de un segmento de estator comprenden al menos un conducto para un medio refrigerante. Preferiblemente el conducto es una camisa o una tubería, que está integrada en el segmento de estator moldeado o fundido. Según una variante de la invención el medio refrigerante es un gas refrigerante, un aceite refrigerante o agua guiada o bombeada a través del conducto. Por tanto un segmento de estator puede... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Disposición de estator de un generador (6) para una turbina (1) eólica que comprende una pluralidad de segmentos (10) de estator que forman sustancialmente el estator (9) del generador (6) , cada segmento (10) de estator tiene al menos un arrollamiento (12) de estator y una pila (11) laminada de planchas, en la que cada segmento (10) de estator comprende medios (15, 16, 17) de refrigeración de al menos el segmento (10) de estator respectivo, caracterizada porque el al menos un arrollamiento (12) de estator y la pila (11) laminada de planchas están completamente moldeados o fundidos en un material (13) con una propiedad de aislamiento eléctrico y/o con una cualidad anticorrosión y/o con una propiedad de conducción térmica, por lo que los medios (15, 16) de refrigeración de un segmento (10) de estator se proporcionan como una superficie (15) externa del segmento (10) de estator respectivo que tiene una propiedad de disipación térmica, por lo que la superficie externa es una superficie (15) de una plancha (16) de metal que tiene una propiedad de disipación térmica y que está unida al material (13) de moldeo o fundición del segmento (10) de estator respectivo y/o los medios (17) de refrigeración de un segmento (10) de estator se proporcionan como al menos un elemento (17) térmicamente conductor, en la que el elemento (17) térmicamente conductor es un elemento (17) de fundición de aluminio integrado en el material (13) de moldeo o fundición del segmento (10) de estator respectivo.

2. Disposición de estator según la reivindicación 1, en la que cada segmento de estator es un segmento (10) con forma de segmento de anillo.

3. Disposición de estator según la reivindicación 1 ó 2, en la que el material (13) es una resina, una resina de fundición, una resina epoxídica o una resina epoxídica de fundición.

4. Disposición de estator según la reivindicación 3, en la que la resina comprende dióxido de silicio y/o fibras de vidrio.

5. Disposición de estator según una de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios (14, 15, 17, 19) de refrigeración comprenden al menos un conducto (19) para un medio refrigerante.

6. Disposición de estator según la reivindicación 5, en la que el conducto (19) es una camisa o una tubería.

7. Disposición de estator según la reivindicación 5 ó 6, en la que el medio refrigerante es un gas refrigerante, un aceite refrigerante o agua.

8. Disposición de estator según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la superficie externa es una superficie (14) del material (13) de moldeo o fundición del segmento (10) de estator respectivo.

9. Disposición de estator según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento (17) térmicamente conductor se dispone adyacente al arrollamiento (12) de estator.

10. Disposición de estator según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento (17) térmicamente conductor se dispone adyacente a una cabeza (18) de arrollamiento de un arrollamiento (12) de estator o se extiende a través de la abertura de una cabeza (18) de arrollamiento de un arrollamiento

(12) de estator y se dirige hacia una superficie del segmento (10) de estator respectivo.

11. Disposición de estator según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un intercambiador de calor, en la que los medios (19) de refrigeración de un segmento (10) de estator se conectan al intercambiador de calor.

12. Generador de accionamiento directo para una turbina eólica que comprende una disposición (7) de rotor y una disposición (8) de estator según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Turbina eólica que comprende una disposición (8) de estator según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 o un generador (6) de accionamiento directo según la reivindicación 12.


 

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