Rotor para una máquina electrodinámica.

Rotor para una máquina electrodinámica, en particular un hidrogenerador,

cuyo rotor comprende un cuerpo de chapas, que está compuesto por una pluralidad de segmentos de chapa (1) dispuestos unos detrás de los otros en dirección axial, en el que entre segmentos de chapa (1) sucesivos en dirección axial para la formación de canales de refrigeración están insertadas unas nervaduras distanciadoras (3, 5) que se extienden esencialmente en dirección radial, las nervaduras distanciadoras (3, 5) están apoyadas para la absorción de fuerzas centrífugas, que inciden en ellas, en bulones, que se extienden en dirección axial a través del cuerpo de chapa del rotor, las nervaduras distanciadoras (3, 5) comprenden, respectivamente, una primera sección ensanchada (7) dispuesta radialmente, que presenta al menos un taladro (4) para el paso de los bulones axiales del cuerpo de chapa así como dos segundas secciones (8) que apuntan en dirección radial hacia fuera en forma de brazos radiales (9), caracterizado por que los brazos (9) de las nervaduras distanciadoras (3) presentan al menos en una zona (10, 13, 16) dispuesta radialmente dentro al menos un orificio de paso (11, 13, 19) para la afluencia de un refrigerante en el espacio hueco rodeado por las nervaduras distanciadoras (3, 5).

Rotor para una máquina electrodinámica Campo técnico La presente invención se refiere al campo de las máquinas eléctricas. Se refiere a un rotor para una máquina electrodinámica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Estado de la técnica El cuerpo del estator y el cuerpo del rotor de máquinas electrodinámicas, como por ejemplo generadores, están configurados la mayoría de las veces como paquetes de chapas agrupadas de segmentos de chapas individuales. En los cuerpos de chapa están dispuestas unas ranuras que se extienden en la periferia interior y en la periferia exterior en dirección axial para el alojamiento de los arrollamientos correspondientes. El rotor de una máquina de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento EP-A2-0 736 953.

En las máquinas de alta potencia, a través de la inserción de nervaduras distanciadoras entre paquetes parciales del cuerpo de chapa se configuran canales de refrigeración radiales, a través de los cuales circula un medio de refrigeración adecuado, en general aire de refrigeración, para disipar el calor que se produce en el arrollamiento o bien en el cuerpo de chapa durante el funcionamiento.

Las nervaduras distanciadoras convencionales para estatores, como se conocen, por ejemplo, a partir de las publicaciones EP-A2-0 893 871 o US-A-4.362.960 o US-B2-6.583.526, se fabrican normalmente como perfiles de doble T o perfiles rectangulares de acero, acero no magnético o aluminio, y se fijan sobre los segmentos de chapa a través de soldadura por puntos o encolado.

Para cuerpos de chapa de rotores que giran rápidamente no es suficiente un encolado o soldadura por puntos de las nervaduras distanciadoras en virtud de sus fuerzas centrífugas altas.

Para solucionar este inconveniente, el documento WO-A1-2008/119 660 propone apoyar las nervaduras distanciadoras para la absorción de fuerzas centrífugas que inciden en ellas en bulones, que se extienden en dirección axial a través del cuerpo de chapa del rotor. De esta manera resulta una fijación de los elementos distanciadores en el cuerpo de chapa, que puede resistir con seguridad las fuerzas centrífugas máximas que aparecen. Las nervaduras distanciadoras comprenden, respectivamente, una primera sección ensanchada, que se encuentra radialmente en el interior, que presenta al menos un taladro para el paso de los bulones axiales del cuerpo de chapa así como dos segundas secciones que se extienden desde esta sección radial interior en dirección radial hacia fuera en forma de brazos radiales. Adicionalmente al apoyo a través de bulones, las nervaduras distanciadoras pueden estar conectadas por medio de soldadura, soldadura por puntos o con pasadores con el segmento de chapa adyacente.

En el caso de empleo de estas nervaduras distanciadoras, sin embargo, se ha revelado que es un inconveniente que las partes del arrollamiento rodeadas por las nervaduras y de los segmentos de chapa colocados encima solamente son impulsadas en una medida insuficiente por el medio de refrigeración.

Especialmente en el caso de generadores de alta potencia existe el peligro de que el calor de pérdida liberado no se pueda disipar en una cantidad suficiente y, por lo tanto, se pueden producir elevaciones no deseadas de la temperatura dentro del paquete de chapas o del arrollamiento.

Representación de la invención Por lo tanto, el cometido de la invención es indicar un rotor del tipo mencionado al principio, cuyas nervaduras distanciadoras están configuradas de tal forma que con un gasto reducido se garantiza una conducción mejorada de la circulación del medio de refrigeración, en particular dentro del espacio hueco incluido por los brazos que se extienden radialmente hacia fuera, para asegurar una refrigeración suficiente de las partes dispuestas allí del cuerpo de chapa y del arrollamiento.

El cometido se soluciona por medio de la totalidad de las características de la reivindicación 1. Es esencial para la invención que las nervaduras distanciadoras, que presentan una primera sección ensanchada con un taladro para el paso de un bulón axial del cuerpo de chapa así como dos brazos distanciados de esta sección y que parten esencialmente paralelos o expandidos radialmente hacia fuera, permitan al medio de refrigeración entrar en el espacio hueco delimitado por las nervaduras distanciadoras y circular a través de éstas con la menor pérdida posible en favor de una absorción óptima del calor de pérdida de las partes dispuestas allí. Al mismo tiempo esta medida provoca un lavado amplio alrededor de todos los componentes de las nervaduras distanciadoras, tanto de sus superficies colocadas en el exterior como también de sus superficies colocadas en el interior y de esta manera igualmente una refrigeración mejorada.

De acuerdo con una primera configuración de la invención, los orificios de paso están configurados en forma de una o varias escotaduras en forma de ranura.

De acuerdo con una segunda configuración, los orificios de paso están configurados en forma de una pluralidad de escotaduras configuradas en forma de peine. De esta manera, se reducen las distancias que deben cubrirse en voladizo por el paquete de chapas colocado encima.

En un desarrollo de estos tipos de realización, las paredes laterales de las escotaduras que delimitan la circulación se extienden en ángulo recto con respecto a la radial. La desviación más reducida de la circulación resultante posibilita al medio de refrigeración una afluencia de la corriente menos afectada por pérdida.

Otra configuración de la invención se caracteriza porque las escotaduras en forma de ranura poseen una forma de la sección transversal de forma rectangular o en forma de garganta hueca.

De acuerdo con una tercera configuración alternativa, los brazos de las nervaduras distanciadoras presenta una zona de espesor reducido del material, que libera por encima y/o por debajo del brazo un intersticio hacia el cuerpo de chapa adyacente, a través del cual puede circular el medio de refrigeración.

De acuerdo con una cuarta configuración alternativa de la invención, los orificios de paso están configurados en forma de taladros de paso. Esto garantiza una superficie de apoyo continua ininterrumpida entre la nervadura distanciadoras y el paquete de chapas. Con preferencia, los ejes longitudinales de los taladros se extienden de manera favorable para la circulación en un ángulo agudo con respecto a la radial.

En configuración de este tipo de realización, la zona de espesor reducido del material puede estar configurada en ondulada o en forma de zig-zag, para estabilizar mecánicamente la nervadura distanciadora e influir sobre las relaciones de la circulación.

Las nervaduras distanciadoras de acuerdo con la invención pueden estar constituidas de una sola pieza, es decir, fabricadas de una pieza, por ejemplo a través de corte desde un producto semiacabado del tipo de chapa. A tal fin, se ofrece especialmente el empleo de procedimientos modernos de corte por láser o de control con chorro de agua.

Pero las nervaduras distanciadoras se pueden componer también de varias piezas individuales.

Las nervaduras distanciadoras compuestas comprenden con preferencia, respectivamente, una parte superior y una parte inferior, que presentan, respectivamente, una primera sección ensanchada con un taladro para el paso de los bulones axiales del cuerpo de chapa, así como una segunda sección estrecha en forma de un linguete radial, de manera que ambas partes están colocada superpuestas con la primera sección y el taladro dispuesto allí, mientras que los linguetes se encuentran paralelos a distancia o extendidos adyacentes entre sí y forman los brazos de las nervaduras distanciadoras.

Para la compensación del espesor total de las dos primeras secciones que están colocadas superpuestas entre sí, los brazos presentan especialmente un espesor duplicado frente a las primeras secciones.

Para la duplicación del espesor se pueden colocar en este caso unos suplementos en forma de tiras sobre los brazos. Otra configuración de la invención se caracteriza porque en la periferia exterior de los segmentos de chapa están dispuestas unas secciones radiales de ranuras, que forman en el cuerpo de chapa unas ranuras de arrollamiento, y porque las nervaduras distanciadoras se extienden en dirección radial hasta entre las secciones de ranuras.

Además, es ventajoso que las nervaduras distanciadoras están conectadas adicionalmente al apoyo en los bulones por medio de soldadura, soldadura por puntos o pasadores con el segmento de chapa.

Breve explicación de las figuras A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización en... [Seguir leyendo]

1. Rotor para una máquina electrodinámica, en particular un hidrogenerador, cuyo rotor comprende un cuerpo de chapas, que está compuesto por una pluralidad de segmentos de chapa (1) dispuestos unos detrás de los otros en dirección axial, en el que entre segmentos de chapa (1) sucesivos en dirección axial para la formación de canales de refrigeración están insertadas unas nervaduras distanciadoras (3, 5) que se extienden esencialmente en dirección radial, las nervaduras distanciadoras (3, 5) están apoyadas para la absorción de fuerzas centrífugas, que inciden en ellas, en bulones, que se extienden en dirección axial a través del cuerpo de chapa del rotor, las nervaduras distanciadoras (3, 5) comprenden, respectivamente, una primera sección ensanchada (7) dispuesta radialmente, que presenta al menos un taladro (4) para el paso de los bulones axiales del cuerpo de chapa así como dos segundas secciones (8) que apuntan en dirección radial hacia fuera en forma de brazos radiales (9) , caracterizado por que los brazos (9) de las nervaduras distanciadoras (3) presentan al menos en una zona (10, 13, 16) dispuesta radialmente dentro al menos un orificio de paso (11, 13, 19) para la afluencia de un refrigerante en el espacio hueco rodeado por las nervaduras distanciadoras (3, 5) .

2. Rotor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el al menos un orificio de paso (11, 13, 19) está configurado en forma de una o varias escotaduras (11) en forma de ranura.

3. Rotor de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el al menos un orificio de paso (11, 13, 19) está configurado en forma de una pluralidad de escotaduras (13) en forma de ranura dispuestas del tipo de peine.

4. Rotor de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por que las paredes laterales (12, 14) de una o varias escotaduras (11, 13) en forma de ranura se extienden en ángulo agudo con respecto a la radial.

5. Rotor de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la al menos una escotadura (11, 13) en forma de ranura adopta una forma de la sección transversal de forma rectangular.

6. Rotor de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la al menos una escotadura (11, 13) en forma de ranura está configurada como garganta hueca (15) .

7. Rotor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el al menos un orificio de paso (11, 13, 19) está configurado en forma de uno o varios taladros de paso (19) en al menos uno de los brazos (9) .

8. Rotor de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que los taladros de paso (19) se extienden en ángulo recto o en ángulo agudo con relación a la radial.

9. Rotor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos uno de los brazos (9) de las nervaduras distanciadoras (3) presenta una o varias zonas (16) de espesor reducido del material.

10. Rotor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que las zonas (16) de espesor reducido del material liberan por encima y/o por debajo del brazo (9) un intersticio (25) hacia el cuerpo de chapa.

11. Rotor de acuerdo con las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado por que las zonas (16) de espesor reducido del material están configuradas de forma ondulada o en forma de zigzag.

12. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nervaduras distanciadoras (3) están configuradas en una sola pieza.

13. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que al menos una parte de las nervaduras distanciadoras (3) está compuesta, respectivamente, por al menos dos piezas individuales (20, 21, 22, 23, 24) colocadas al menos parcialmente superpuestas.

14. Rotor de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que la pluralidad de piezas individuales (20, 21, 22, 23, 24) colocadas al menos parcialmente superpuestas presentan el mismo espesor en zonas, en las que las piezas individuales (20, 21, 22, 23, 24) están colocadas superpuestas.

15. Rotor de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que las nervaduras distanciadoras (3) compuestas comprenden, respectivamente, una parte superior (20, 24) y una parte inferior (21, 23) , que presentan, respectivamente, una primera sección ensanchada (7) con un taladro (4) para el paso de los bulones axiales del cuerpo de chapa, así como una segunda sección estrecha en forma de un brazo radial (9) y por que las dos partes (20, 21) o bien (24, 23) están superpuestas en voladizo con la primera sección (7) y el taladro (4) dispuesto en ella, mientras que los brazos radiales (9) se extienden a distancia entre sí en el mismo plano horizontal.

16. Rotor de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que los brazos (9) presentan para la compensación del espesor total de las dos primeras secciones (7) colocadas superpuestas un espesor aproximadamente duplicado frente a estas primeras secciones (7) .

17. Rotor de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que para el duplicado del espesor están colocados unos apoyos (22) en forma de tiras sobre los brazos (9) .

18. Rotor de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por que los apoyos (22) en forma de tiras están unidos con los brazos (9) por medio de soldadura, soldadura por puntos o pasadores.

19. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que en la periferia exterior de los segmentos de chapa (1) están dispuestas unas secciones ranuradas radiales (2) , que forman en el cuerpo de chapa las ranuras de arrollamiento, y por que las nervaduras distanciadoras (3) se extienden en dirección radial (2) hasta entre las secciones ranuradas.

20. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que las nervaduras distanciadoras (14, 17, 24, 27, 32) están conectadas adicionalmente para el apoyo en los bulones a través de soldadura por puntos con el segmento de chapa (1) .