Dispositivo electromecánico.

Un dispositivo electromecánico que comprende:

- una estructura de interfaz mecánica (101) para conectar con un elemento giratorio externo,

• una máquina eléctrica (102-104),

• dos o más etapas de engranajes (105-112) en una trayectoria de transmisión de potencia mecánica entrela estructura de interfaz mecánica y un rotor (103) de la máquina eléctrica,

• en la que el rotor (103) de la máquina eléctrica está soportado por el bastidor de la etapa de engranajesconectada directamente al rotor,

caracterizado porque el estator (102) de la máquina eléctrica está soportado por el bastidor de una etapa deengranajes que no está conectada directamente con el rotor (103), de modo que las tensiones provocadas porlas fuerzas que actúan sobre el estator (102) están dispuestas para evitar el bastidor de la etapa deengranajes directamente conectada al rotor (103).

Dispositivo electromecánico Campo de la invención La invención se refiere a un dispositivo electromecánico que es una combinación de dos o más etapas de engranajes y una maquina eléctrica giratoria. Más concretamente, la invención se refiere a una construcción y estructura de este tipo de un dispositivo electromecánico.

Antecedentes En muchos sistemas de generación de energía puede ser ventajoso desde el punto de vista de diversos aspectos de diseño y construcción conectar un generador a una máquina motriz, por ejemplo a una turbina eólica, mediante una caja de engranajes dispuesta para transformar la velocidad de giro de la máquina motriz en un intervalo de velocidades adecuado para el generador. De manera correspondiente, en muchas aplicaciones de motor puede ser ventajoso conectar un motor eléctrico a un actuador mediante una caja de engranajes dispuesta para transformar la velocidad de giro del motor eléctrico en un intervalo de velocidades adecuado para el actuador. La caja de engranajes puede comprender una o más series de etapas de engranajes conectadas, con la ayuda de las cuales se consigue una proporción de los engranajes adecuada. Cada etapa de engranajes individual puede ser, por ejemplo, una etapa de engranajes planetarios o una etapa de engranajes cilíndricos.

Los aspectos de diseño más exigentes en relación a una combinación de una caja de engranajes y una máquina eléctrica que puede ser un generador y/o un motor son, entre otros, el tamaño y peso de la combinación. Además, el equipo necesario para lubricar, refrigerar, y monitorizar la combinación de la caja de engranajes y la máquina eléctrica puede ser complejo en comparación con el de, por ejemplo, un sistema sin engranajes.

En muchas aplicaciones especiales, tales como por ejemplo en turbinas eólicas, el tamaño y peso de la combinación de una máquina eléctrica, tal como un generador o un motor eléctrico, y una caja de engranajes es de importancia crítica, ya que estos rasgos afectan a muchos otros aspectos de diseño relacionados directamente con esta combinación. Estos incluyen, entre otros, la estructura de soporte para la combinación así como el espacio necesario para la combinación.

Por lo tanto, existe una gran demanda de combinaciones de una caja de engranajes y una máquina eléctrica más pequeñas y ligeras.

En la publicación DE 10 2007 012408 se divulga una turbina eólica que comprende una transmisión que alberga un alojamiento de engranajes y un generador dentro del alojamiento del generador, en el que el cojinete del rotor, el alojamiento de engranajes y el alojamiento del generador están diseñados y construidos como componentes de transmisión de carga y conectados entre sí con conexiones de tornillo.

En la publicación DE 85 13 219 se divulga un motor eléctrico que comprende engranajes integrados que tienen dos etapas de engranajes.

En la publicación DE 41 34 553 se divulga un engranaje planetario para un motor eléctrico, engranaje que está situado en el bastidor del motor.

En la publicación US 5 770 904 se divulga un motor eléctrico que tiene una construcción más compacta y que puede ser ensamblado más fácilmente, y en cuyo motor se dispone al menos una parte de un engranaje en la cámara interna libre del rotor.

Se debe reseñar asimismo que una máquina eléctrica en el contexto de la presente solicitud puede ser un generador o un motor eléctrico.

Sumario En la presente invención, el peso y tamaño del dispositivo electromecánico consistente en una caja de engranajes que tiene dos o más etapas de engranajes y de una máquina eléctrica, están minimizados ventajosamente con una construcción integrada del dispositivo electromecánico.

Un dispositivo electromecánico de acuerdo con la presente invención comprende:

! una estructura de interfaz mecánica para conectar el dispositivo electromecánico con un elemento giratorio externo,

! una máquina eléctrica, tal como un generador o un motor eléctrico,

! dos o más etapas de engranajes en una trayectoria de transmisión de potencia mecánica entre la estructura de interfaz mecánica y un rotor de la máquina eléctrica,

! una estructura mecánica conectada de modo fijo con el bastidor externo de la etapa de engranajes conectada directamente con el rotor, estructura mecánica por la cual el rotor está soportado de modo giratorio, en la que el estator de la máquina eléctrica está soportado por el bastidor de una etapa de engranajes no conectada directamente con el rotor, de modo que las tensiones provocadas por las fuerzas que actúan sobre el estator se disponen para evitar el bastidor de la etapa de engranajes directamente conectada al rotor.

En la solución de acuerdo con la presente invención, la caja de engranajes y la máquina eléctrica están integradas en una única unidad, en la que el rotor de la máquina eléctrica está soportado por el bastidor externo de la etapa de engranajes conectada al rotor. De este modo, la carga en las fuerzas provocadas por el peso y el giro del rotor de la máquina eléctrica son transportadas directamente a la estructura de soporte de la etapa de engranajes conectada directamente al rotor en lugar de al bastidor de la máquina eléctrica, como en soluciones del estado de la técnica anterior. En otras palabras, la etapa de engranajes conectada al rotor y el propio rotor forman una única entidad de soporte de carga.

Soportar el rotor mediante el bastidor externo de la etapa de engranajes directamente conectada al rotor significa en el contexto de la presente invención una solución, en la que el rotor está transportado por, y conectado de modo giratorio a, una estructura mecánica, estructura mecánica que está conectada de modo fijo al, o es parte del, bastidor externo de la etapa de engranajes.

Asimismo, en otro aspecto de la presente invención, la estructura de soporte del estator de la máquina eléctrica está conectada de modo fijo al bastidor externo de una etapa de engranajes no conectada directamente al rotor. De este modo, las fuerzas de soporte del estator son transportadas a la estructura de soporte de otra etapa de la trayectoria de transmisión de potencia mecánica, creando así una única entidad de soporte de carga.

La solución de acuerdo con la presente invención permite una construcción más compacta y ligera de un dispositivo electromecánico, en el que las etapas de engranajes están integradas al menos parcialmente en la estructura de la máquina eléctrica, y en la que las fuerzas de soporte de la máquina eléctrica son transportadas al bastidor de las etapas de engranajes. Esto permite transportar directamente estas fuerzas de soporte del interior del dispositivo electromecánico a las estructuras de soporte mecánico externas.

La presente invención hace posible asimismo combinar el sistema de lubricación de una o más etapas de engranajes de la trayectoria de transmisión de potencia mecánica con la lubricación de la máquina eléctrica. Esto se realiza ventajosamente combinando los espacios de lubricación de la etapa o etapas de engranajes con el espacio de lubricación de la máquina eléctrica con canales de lubricante dispuestos en la estructura mecánica conectada de modo fijo al bastidor externo de la etapa de engranajes conectada al rotor, y a cuya dicha estructura mecánica está conectado de modo giratorio el rotor.

La presente invención es muy adecuada para turbinas eólicas, que habitualmente consisten en dos etapas de engranajes planetarios y un generador.

En la parte caracterizadora de la reivindicación 1 se divulgan más concretamente los rasgos que caracterizan la solución de acuerdo con la presente invención. Otros modos de realización ventajosos se divulgan en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de la figura El modo de realización ejemplar de la invención y sus ventajas se explicarán en mayor detalle a continuación en el sentido de ejemplo y con referencia al dibujo adjunto, en el cual:

la figura 1 muestra una vista en sección esquemática de un dispositivo electromecánico de acuerdo con un modo de realización de la invención.

Descripción de la invención La figura 1 muestra una vista en sección transversal esquemática de un dispositivo electromecánico de acuerdo con un modo de realización ventajoso, que ejemplifica la invención. El dispositivo electromecánico comprende una estructura de interfaz mecánica 101 para conectar con un elemento giratorio externo que puede ser, por ejemplo aunque no necesariamente, una turbina eólica. El dispositivo electromecánico comprende una máquina eléctrica para convertir potencia mecánica en potencia eléctrica o viceversa. La... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo electromecánico que comprende:

– una estructura de interfaz mecánica (101) para conectar con un elemento giratorio externo,

! una máquina eléctrica (102-104) ,

! dos o más etapas de engranajes (105-112) en una trayectoria de transmisión de potencia mecánica entre la estructura de interfaz mecánica y un rotor (103) de la máquina eléctrica,

! en la que el rotor (103) de la máquina eléctrica está soportado por el bastidor de la etapa de engranajes conectada directamente al rotor,

caracterizado porque el estator (102) de la máquina eléctrica está soportado por el bastidor de una etapa de engranajes que no está conectada directamente con el rotor (103) , de modo que las tensiones provocadas por las fuerzas que actúan sobre el estator (102) están dispuestas para evitar el bastidor de la etapa de engranajes directamente conectada al rotor (103) .

2. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el bastidor del dispositivo comprende estructuras mecánicas (114, 115) y una corona dentada estacionaria (110) que forman el bastidor 15 de una etapa de engranajes conectada directamente con el rotor (103) .

3. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el soporte del rotor (103) de la máquina eléctrica se consigue mediante una estructura mecánica (115) que está conectada de modo fijo con el bastidor de la etapa de engranajes conectada al rotor, y a cuya estructura mecánica está conectado el rotor de modo giratorio.

4. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la conexión giratoria entre la estructura mecánica y el rotor de la máquina eléctrica comprende cojinetes (118, 119) .

5. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en el que la estructura mecánica

(115) comprende canales de aceite lubricante (116a) para conectar la lubricación del rotor (103) de la máquina eléctrica y la lubricación de la etapa de engranajes conectada directamente con el rotor.

6. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la una o más etapas de engranajes consisten en una primera etapa de engranajes planetarios (105-118) y una segunda etapa de engranajes planetarios (109-112) , un portador de satélite (105) de la primera etapa de engranajes planetarios que constituyen una parte de la estructura de interfaz mecánica, un árbol de planeta (108) de la primera etapa de engranajes planetarios que está conectado con un portador de satélite (109) de la segunda

etapa de engranajes planetarios, y un árbol de planeta (112) de la segunda etapa de engranajes planetarios que está conectado con el rotor de la máquina eléctrica (103, 104, 117) .

7. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el rotor de la máquina eléctrica está conectado con el árbol de planeta de la segunda etapa de engranajes planetarios con un acoplamiento dispuesto para aflojar su agarre como respuesta a una situación en la cual un par que actúa sobre el

acoplamiento supera un valor límite predeterminado.

8. Un dispositivo electromecánico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la estructura de interfaz mecánica (101) está conectada a una turbina eólica.

Figura 1