Máquina eléctrica rotativa, especialmente máquina asíncrona doblemente alimentada en el intervalo de potencia entre 20 MVA y más de 500 MVA.

Máquina eléctrica rotativa, especialmente máquina asíncrona doblemente alimentada (10) en el intervalo depotencia entre 20 MVA y más de 500 MVA,

la cual comprende un rotor (11, 14) que gira alrededor de un eje (13) yestá rodeado concéntricamente por un estator (15, 17), presentando el rotor (11, 14) un cuerpo de chapas (14) delrotor constituido por chapas estratificadas y comprimidas en dirección axial formando un conjunto, cuyo cuerpo dechapas está subdividido, en dirección radial, en una zona mecánica interior (14b) y una zona eléctrica exterior (14a),y en el que está alojado un devanado de rotor (18) en la zona eléctrica (14a), estando comprimido el cuerpo dechapas (14) del rotor en la zona mecánica (14b) por medio de pernos de cizalladura (22), que atraviesan el cuerpode chapas (14) del rotor en dirección axial, y en la zona eléctrica (14a) por medio de unos pernos adicionales (21 ó23), caracterizada por que al menos una parte de los pernos de cizalladura (22) están realizados en forma depernos de varias piezas que comprenden un tubo exterior (27) y un perno de tracción central (26) que discurre através del tubo (27).

Máquina eléctrica rotativa, especialmente máquina asíncrona doblemente alimentada en el intervalo de potencia entre 20 MVA y más de 500 MVA.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere al campo de la generación de energía eléctrica. Concierne a una máquina eléctrica rotativa, especialmente una máquina asíncrona doblemente alimentada en el intervalo de potencia entre 20 MVA y más de 500 MVA, según el preámbulo de la reivindicación 1. Una máquina eléctrica de esta clase es conocida por el documento JP60035931.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Las máquinas asíncronas doblemente alimentadas en el intervalo de potencia de 20 MVA a más de 500 MVA pueden utilizarse para la producción de energía con números de revoluciones variables. Estas máquinas se caracterizan por un devanado trifásico distribuido sobre el rotor. El devanado del rotor está constituido por varillas individuales que están empotradas en ranuras del paquete de chapas del rotor. En la cabeza de la bobina se conexionan las distintas varillas formando un devanado. La alimentación de las corrientes se efectúa a través de al menos tres anillos rozantes que están fijados al árbol en el extremo de la máquina. En la figura 1 se ilustra en forma fuertemente simplificada un fragmento de una máquina de esta clase. La máquina asíncrona 10 representada en la figura 1 tiene un eje de máquina 13. Alrededor de este eje 13 está dispuesto de manera giratoria un cuerpo central 11 con un árbol sobre el cual están dispuestos los anillos rozantes 12. Alrededor del cuerpo central 11 está dispuesto el cuerpo de chapas 14 del rotor, al que se une una llanta auxiliar 20 por debajo de una cabeza de bobina 16 del devanado del rotor. El cuerpo de chapas 14 del rotor está rodeado concéntricamente por un cuerpo de chapas 15 del estator en el que está alojado un devanado de estator que, en el extremo del cuerpo, sobresale hacia fuera con una cabeza de bobina 17 del estator. En la figura 2 se representa el cuerpo de chapas 14 del estator en una vista fragmentaria ampliada.

Dado que los rotores de máquina asimétricas doblemente alimentadas llevan un devanado de rotor 18, éste tiene que ser asegurado contra las fuerzas centrífugas que se presenten. El paquete de chapas del rotor sirve, por un lado, para absorber estas fuerzas y define al mismo tiempo el camino del flujo magnético. La llanta auxiliar 20 sirve para absorber las fuerzas centrífugas que actúan sobre la cabeza de bobina 16 del rotor. La llanta auxiliar 20, al igual que ocurre también con el cuerpo de chapas 14 del rotor, está constituida por chapas estratificadas que se comprimen en dirección axial formando un conjunto. Es conocido el recurso de insertar aquí una placa de prensado 19 que distribuya la presión de prensado aplicada por unos pernos 21, 22 sobre las chapas del paquete de chapas del rotor (véanse, por ejemplo, los documentos DE-A1-195 13 457 o DE-A1-10 2007 000 668) .

Se imponen diferentes exigencias al cuerpo de chapas 14 del rotor. En la figura 2 se representa la subdivisión básica en una zona eléctrica 14a y una zona mecánica 14b. Por un lado, en los dientes deberá existir una presión axial suficiente entre las capas de las chapas para garantizar la homogeneidad del cuerpo. Para evitar vibraciones, no se deberán aflojar las capas, ya que los movimientos relativos entre los dientes y el devanado 18 del rotor podrían dañar el aislamiento. Por otro lado, la presión no deberá ser demasiado alta a fin de evitar daños en el aislamiento entre las distintas chapas, ya que tales daños conducirían a pérdidas elevadas. En la zona mecánica 14b de la llanta la presión axial deberá ser más alta que en la zona eléctrica 14a a fin de obtener cierta fuerza de fricción entre las chapas.

El documento EP 0 414 129 revela una máquina eléctrica rotativa con un rotor que presenta un cuerpo de chapas y placas de prensado. Las placas de prensado están subdivididas radialmente en una placa de prensado interior separada y una placa de prensado exterior separada.

El documento US 725 773 revela un rotor con un cuerpo de chapas y placas de prensado y con polos sobresalientes.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

Por tanto, el cometido de la invención consiste en mejorar una máquina eléctrica de la clase citada al principio de modo que puedan satisfacerse considerablemente mejor las diferentes exigencias impuestas al afianzamiento del cuerpo de chapas del rotor en las diferentes zonas.

El problema se resuelve con la totalidad de las características de la reivindicación 1. Es importante para la solución según la invención que la placa de prensado esté subdividida radialmente, de conformidad con la subdivisión radial del cuerpo de chapas del rotor, en una placa de prensado interior separada y una placa de prensado exterior separada. Gracias a esta división de la placa de prensado de conformidad con las diferentes zonas del cuerpo de chapas del rotor se pueden optimizar por separado las fuerzas que actúen sobre el cuerpo de chapas del rotor.

Una primera ejecución de la invención se caracterizan por que las placas de prensado interior y exterior están unidas

una con otra en forma soltable. Se pueden absorber así eficazmente las fuerzas centrífugas que ataquen en la placa de prensado exterior.

Otra ejecución se caracteriza por que las placas de prensado interior y exterior lindan una con otra y están unidas entre ellas de tal manera que la placa de prensado exterior puede inclinarse con respecto a la placa de prensado interior.

Otra ejecución de la invención se caracteriza por que al menos una parte de los pernos de cizalladura están realizados en forma de pernos macizos.

Sin embargo, es imaginable también, y resulta ventajoso con respecto al uso de materiales diferentes, que al menos una parte de los pernos de cizalladura estén realizados como pernos de varias piezas que comprendan un tubo exterior y un perno de tracción central que discurra a través del tubo.

En particular, en este caso el tubo exterior puede estar subdividido en varias secciones parciales en dirección axial para poder observar mejor las tolerancias requeridas y facilitar el proceso de construcción y montaje de la máquina.

Es ventajoso a este respecto que las secciones parciales estén equipadas en los extremos con unos medios mutuamente conjugados para la orientación concéntrica de dichas secciones una con respecto a otra.

Otra ejecución de la invención se caracteriza por que la placa de prensado está subdividida radialmente, de conformidad con la subdivisión radial del cuerpo de chapas del rotor, en una placa de prensado interior separada y una placa de prensado exterior separada, y por que las chapas de prensado interior y exterior están unidas una con otra de manera soltable.

Un perfeccionamiento de esta ejecución se caracteriza por que la placa de prensado exterior está subdividida a lo largo del perímetro en partes periféricas individuales de la misma clase, por que las partes periféricas de la placa de prensado exterior lindan cada una de ellas con la placa de prensado interior por medio de un canto de inclinación recto, y por que las partes periféricas de la placa de prensado exterior están enganchadas cada una de ellas en la placa de prensado interior por medio de garras de martillo.

BREVE EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS

Se explicará seguidamente la invención con más detalle ayudándose de ejemplos de realización relacionados con el dibujo. Muestran:

La figura 1, en una representación fuertemente simplificada, un fragmento de una máquina asíncrona, tal como ésta es adecuada para el uso de la invención;

La figura 2, en un fragmento ampliado, la constitución del cuerpo de chapas del rotor de la máquina de la figura 1, incluyendo una placa de prensado utilizada para afianzar el cuerpo de chapas del rotor y dotada de pernos diferentes, según un ejemplo de realización de la invención;

La figura 3, en dos figuras parciales 3 (a) y 3 (b) , dos clases diferentes de pernos para la zona eléctrica del cuerpo de chapas del rotor;

La figura 4, la constitución básica de un perno de cizalladura de varias piezas;

La figura 5, en diferentes figuras parciales 5 (a) a 5 (d) , diferentes clases de medios de conexión para la orientación concéntrica de las secciones parciales de un perno de cizalladura con tubo subdividido; y

La figura 6, en vista en planta en dirección axial, un sector de una placa de prensado para afianzar el cuerpo de chapas del rotor según otro ejemplo de realización de la invención.

MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Según la figura 2, se utilizan diferentes clases de pernos, concretamente... [Seguir leyendo]

1. Máquina eléctrica rotativa, especialmente máquina asíncrona doblemente alimentada (10) en el intervalo de potencia entre 20 MVA y más de 500 MVA, la cual comprende un rotor (11, 14) que gira alrededor de un eje (13) y está rodeado concéntricamente por un estator (15, 17) , presentando el rotor (11, 14) un cuerpo de chapas (14) del rotor constituido por chapas estratificadas y comprimidas en dirección axial formando un conjunto, cuyo cuerpo de chapas está subdividido, en dirección radial, en una zona mecánica interior (14b) y una zona eléctrica exterior (14a) , y en el que está alojado un devanado de rotor (18) en la zona eléctrica (14a) , estando comprimido el cuerpo de chapas (14) del rotor en la zona mecánica (14b) por medio de pernos de cizalladura (22) , que atraviesan el cuerpo de chapas (14) del rotor en dirección axial, y en la zona eléctrica (14a) por medio de unos pernos adicionales (21 ó 23) , caracterizada por que al menos una parte de los pernos de cizalladura (22) están realizados en forma de pernos de varias piezas que comprenden un tubo exterior (27) y un perno de tracción central (26) que discurre a través del tubo (27) .

2. Máquina eléctrica rotativa según la reivindicación 1, caracterizada por que los pernos adicionales están configurados en forma de pernos de tracción (21) que atraviesan el cuerpo de chapas (14) del rotor en dirección axial.

3. Máquina eléctrica rotativa según la reivindicación 1, caracterizada por que, para distribuir la presión de prensado axial sobre el cuerpo de chapas (14) del rotor, está prevista una placa de prensado (19) en cada uno de los extremos del cuerpo, y por que los pernos adicionales están configurados en forma de pernos de presión (23) que presionan desde fuera contra las placas de prensado (19) .

4. Máquina eléctrica rotativa según la reivindicación 3, caracterizada por que está dispuesta por fuera de las placas de prensado (19) una llanta auxiliar (20) para soportar la cabeza de bobina (16) del rotor y por que los pernos de presión (23) están alojados en la llanta auxiliar (20) .

5. Máquina eléctrica rotativa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que al menos una parte de los pernos de cizalladura (22) están construidos en forma de pernos macizos.

6. Máquina eléctrica rotativa según la reivindicación 1, caracterizada por que el tubo exterior (27) está subdividido, en dirección axial, en varias secciones parciales (27a) .

7. Máquina eléctrica rotativa según la reivindicación 6, caracterizada por que las secciones parciales (27a) están equipadas en los extremos con unos respectivos medios mutuamente conjugados para producir una orientación concéntrica de dichas secciones unas con respecto a otras.

8. Máquina eléctrica rotativa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que la placa de prensado (19) está subdividida radialmente, en correspondencia con la subdivisión del cuerpo de chapas (14) del rotor, en una placa de prensado interior separada (19a) y una placa de prensado exterior separada (19b) , y por que las placas de prensado interior y exterior (19a y 19b) están unidas una con otra de manera soltable.

9. Máquina eléctrica rotativa según la reivindicación 8, caracterizada por que la placa de prensado exterior (19b) está subdividida a lo largo de la periferia en partes periféricas individuales de la misma clase y por que las partes periféricas de la placa de prensado exterior (19b) limitan con la placa de prensado interior (19a) por medio de un respectivo canto de inclinación recto (28) .