MÉTODO PARA ESTABLECER UN GENERADOR DE TURBINA EÓLICA CON UNO O MÁS ROTORES DE IMÁN PERMANENTE (PM), GÓNDOLA DE TURBINA EÓLICA Y TURBINA EÓLICA.
Método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán permanente (PM) que comprende las etapas de:
- fabricar un generador preparado para llevar uno o más rotores de PM, - fabricar uno o más rotores que comprende(n) una pluralidad de medios de sujeción preparados para retener el material de PM, - montar material de PM sustancialmente no magnetizado preparado para la magnetización en dichos medios de sujeción antes o después de que dicho uno o más rotores se monten en dicho generador, - conectar un sistema de magnetización para magnetizar dicho material de PM en el generador, y - magnetizar dicho material de PM con dicho sistema de magnetización
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2008/000114.
Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.
Nacionalidad solicitante: Dinamarca.
Dirección: ALSVEJ 21 8940 RANDERS - SV DINAMARCA.
Inventor/es: HELLE,Lars , KJÆR,Philip,Richard,Jacobsen,Carne , LINDHOLM,Morten , BENDIXEN,Flemming,Buus , BOLDEA,Ion.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 19 de Marzo de 2008.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F03D1/00B
- F03D9/00C
- G01R33/12C
Clasificación PCT:
- F03D9/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR. › F03D MOTORES DE VIENTO. › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan; Motores de viento especialmente adaptados para su instalación en lugares particulares (sistemas híbridos de energía eólica-fotovoltaica para la generación de energía eléctrica H02S 10/12).
- G01R33/12 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 33/00 Dispositivos o aparatos para la medida de valores magnéticos. › Medida de propiedades magnéticas de artículos o muestras de sólidos o de fluidos (en los que interviene la resonancia magnética G01R 33/20).
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
Fragmento de la descripción:
Antecedentes de la invención
La invención se refiere a un método para establecer un generador de turbina eólica con uno o 5 más rotores de imán permanente (PM), una góndola de turbina eólica y una turbina eólica.
Descripción de la técnica relacionada
El ensamblaje de un generador de turbina eólica de gran tamaño comprende la instalación de un rotor en el estator.
Para un generador de turbina eólica de PM de gran tamaño, interaccionarán fuerzas magnéticas 10 excesivas entre los imanes del rotor y el hierro del estator dando como resultado un sistema de instalación complicado.
En la patente danesa DK 172430 se da a conocer un método para ensamblar una máquina eléctrica de PM que comprende una pluralidad de postes, ensamblando en primer lugar dicha máquina con un rotor establecido en el estator en el que dicho rotor no tiene imanes permanentes montados y 15 estableciendo en segundo lugar dichos imanes permanentes premagnetizados en el rotor mediante el montaje de imanes permanentes premagnetizados en ranuras preparadas comprendidas en el rotor.
El documento US 2003/0071467 A1, que se considera como la técnica anterior más próxima al asunto de la reivindicación 1, da a conocer una turbina eólica con un alternador de PM que usa un controlador que puede ajustar la magnetización del alternador para optimizar el rendimiento de la turbina. 20
Una desventaja del método descrito es que en la instalación actúan grandes fuerzas magnéticas entre los imanes y otros componentes magnéticos de la máquina eléctrica. Esto requiere tomar precauciones especiales durante la instalación que comprenden herramientas especiales para sujetar, elevar y manejar los imanes, los componentes magnéticos y las fuerzas que interaccionan entre ellos. Además, en el caso de las máquinas de gran tamaño, debe tenerse en cuenta la seguridad del personal. 25
Es un objeto de la invención proporcionar una técnica sin las desventajas mencionadas anteriormente y especialmente es un objeto proporcionar una técnica que excluya la necesidad de herramientas especializadas específicas para el transporte y la instalación de grandes imanes magnetizados en un rotor.
La invención 30
La invención se refiere a un método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán permanente (PM) que comprende las etapas de:
fabricar un generador preparado para llevar uno o más rotores de PM,
fabricar uno o más rotores que comprende(n) una pluralidad de medios de sujeción preparados para retener el material de PM, 35
montar material de PM sustancialmente no magnetizado preparado para la magnetización en dichos medios de sujeción antes o después de que dichos uno o más rotores se monten en dicho generador,
conectar un sistema de magnetización para magnetizar dicho material de PM en el generador, y
magnetizar dicho material de PM con dicho sistema de magnetización. 40
Al magnetizar el material de PM después de montarse en el rotor de, por ejemplo, un generador de turbina eólica de gran tamaño, se garantiza que se minimizan cuestiones problemáticas con respecto al transporte, manejo y ensamblaje de imanes magnetizados, por ejemplo, se reduce sustancialmente la necesidad de herramientas y equipo de elevación, instalación y colocación no magnéticos especiales para soportar el gran campo magnético procedente de dichos imanes a una necesidad de equipo que pueda 45 elevar los imanes sustancialmente no magnetizados.
Además, se garantiza que se minimizan las precauciones especiales con respecto a la seguridad personal y el transporte del material magnético y las precauciones especiales por la existencia de, por ejemplo, componentes sensibles al campo magnético cerca de dicho imán y/o materiales magnéticos sueltos tales como polvo magnético y pequeñas partículas de hierro. 50
Además se garantiza que puede establecerse el montaje de dicho material de PM no magnetizado con equipo que puede estar fabricado de material magnético.
Incluso se garantiza además que el material de PM montado en dichos medios de sujeción puede magnetizarse hasta un nivel al menos igual al material de PM similar que está magnetizado en otra ubicación que cuando está montado en los medios de sujeción. 5
Además, se garantiza que puede obtenerse una correcta colocación del material de PM en el rotor dando como resultado, por ejemplo, un entrehierro uniforme entre el rotor y el estator del generador. Esto da como resultado, a su vez, un rendimiento mejorado tal como un mejor equilibrio del rotor, una inducción más uniforme de las bobinas de estator durante el funcionamiento, etc.
En otro aspecto de la invención, dicho montaje de material de PM sustancialmente no 10 magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan cuando el generador de turbina eólica está instalado en una góndola de turbina eólica. De este modo se garantiza que dicho generador de turbina eólica puede instalarse en un estado no magnetizado y que no se requieren herramientas adicionales diseñadas especiales para soportar las fuerzas magnéticas excesivas del material de PM magnetizado durante la instalación. Además, se garantiza que la magnetización puede realizarse después 15 de ensamblar la góndola, por ejemplo, en una fábrica.
En otro aspecto de la invención, dicho montaje de material de PM sustancialmente no magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan en el generador de turbina eólica antes o después de montar la góndola en una torre de turbina eólica. De este modo se garantiza que la magnetización puede realizarse en una ubicación adecuada y/o en un momento adecuado en el proceso 20 de instalación de una turbina eólica. Además, pueden minimizarse las precauciones especiales con respecto al transporte. Incluso se garantiza además que la magnetización puede llevarse a cabo cuando los medios de magnetización están disponibles y operativos.
En otro aspecto de la invención, la magnetización del material de PM se suministra mediante un sistema de magnetización que comprende medios de bobina de magnetización y al menos una fuente de 25 alimentación. De este modo se garantiza que se dispone de herramientas para la magnetización. Además, se garantiza que es posible establecer un sistema de magnetización que esté adaptado para suministrar parámetros correctos y suficientes del proceso de magnetización, tales como corriente, tensión, campo magnético, control de tiempo, etc.
En otro aspecto de la invención, se suministra la corriente de magnetización a dichos medios de 30 bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia o sección de dicho convertidor de potencia como fuente de alimentación. Mediante un convertidor de potencia se quiere decir en el presente documento un convertidor de potencia existente de la turbina eólica usado para suministrar la red eléctrica durante el funcionamiento normal. De este modo se garantiza que pueden usarse los convertidores de potencia existentes de la turbina eólica como fuente de alimentación en dicho sistema de magnetización, 35 lo que a su vez reduce las necesidades y los costes de herramientas de magnetización dedicadas especiales. Para las diferentes realizaciones, dicho suministro de corriente de magnetización a dicha bobina de magnetización puede suministrarse antes o después de que se instale la góndola de turbina eólica en una torre de turbina eólica.
En otro aspecto de la invención, se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios 40 de bobina de magnetización mediante uno o más convertidores de potencia dedicados a dicha magnetización del material de PM. De este modo se garantiza que dichos convertidores de potencia dedicados pueden suministrar parámetros correctos y suficientes del proceso de magnetización tales como corriente, tensión, campo magnético, control de tiempo, etc. Además, se garantiza para las diferentes realizaciones que dicho convertidor de potencia dedicado puede hacerse móvil y puede usarse 45 para la magnetización en diferentes turbinas eólicas. De este modo puede reducirse la inversión en el equipo de magnetización especializado.
En otro aspecto de la invención, se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica...
Reivindicaciones:
1. Método para establecer un generador de turbina eólica con uno o más rotores de imán permanente (PM) que comprende las etapas de:
- fabricar un generador preparado para llevar uno o más rotores de PM,
- fabricar uno o más rotores que comprende(n) una pluralidad de medios de sujeción preparados 5 para retener el material de PM,
- montar material de PM sustancialmente no magnetizado preparado para la magnetización en dichos medios de sujeción antes o después de que dicho uno o más rotores se monten en dicho generador,
- conectar un sistema de magnetización para magnetizar dicho material de PM en el generador, y 10
- magnetizar dicho material de PM con dicho sistema de magnetización.
2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho montaje de material de PM sustancialmente no magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan cuando el generador de turbina eólica está instalado en una góndola de turbina eólica.
3. Método según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho montaje de material de PM 15 sustancialmente no magnetizado y la posterior magnetización del material de PM se realizan en el generador de turbina eólica antes o después de montar la góndola en una torre de turbina eólica.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la magnetización del material de PM se suministra mediante un sistema de magnetización que comprende medios de bobina 20 de magnetización y al menos una fuente de alimentación.
5. Método según la reivindicación 4, en el que se suministra corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia o sección de dicho convertidor de potencia como fuente de alimentación.
6. Método según la reivindicación 4 ó 5, en el que se suministra dicha corriente de magnetización a 25 dichos medios de bobina de magnetización mediante uno o más convertidores de potencia dedicados a dicha magnetización del material de PM.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica o sección de dicho convertidor de potencia de la turbina eólica. 30
8. Método según la reivindicación 1, en el que dicha conexión de un sistema de magnetización comprende conectar una o más bobinas de magnetización que están diseñadas para la magnetización del material de PM.
9. Método según la reivindicación 8, en el que dichas bobinas de magnetización están integradas en el estator o están sustituyendo a una o más piezas del estator del generador de turbina eólica 35 durante la magnetización del material de PM.
10. Método según las reivindicaciones 8 ó 9, en el que dichas bobinas de magnetización están dedicadas a la magnetización del material de PM.
11. Método según las reivindicaciones 1 u 8, en el que dicha conexión de un sistema de magnetización comprende establecer un material de retención macizo en el entrehierro entre el 40 imán permanente de rotor y la bobina de magnetización durante la magnetización del material de PM.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha magnetización del material de PM comprende una rotación continua o gradual de dicho uno o más rotores de imán permanente. 45
13. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha magnetización de dicho material de PM con dicho sistema de magnetización comprende medir y controlar uno o más parámetros vitales para el proceso tales como tensión (V), corriente (A), tiempo, temperatura, posición del rotor, nivel de magnetización etc.
14. Góndola de turbina eólica que comprende: 50
- un generador de turbina eólica con uno o más rotores que comprende(n) una pluralidad de medios de sujeción para sujetar material de PM, y
- material de PM montado y magnetizado en dichos medios de sujeción mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 14, en la que dicho generador de turbina eólica 5 es un generador de flujo axial, un generador de flujo radial o un generador de flujo transversal.
16. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 14 ó 15, en la que dicha magnetización del material de PM se está realizando con un sistema de magnetización que comprende medios de bobina de magnetización y al menos una fuente de alimentación.
17. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 16, en la que se suministra corriente de 10 magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia o sección de dicho convertidor como fuente de alimentación.
18. Góndola de turbina eólica según las reivindicaciones 16 ó 17, en la que se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante uno o más convertidores de potencia dedicados a dicha magnetización. 15
19. Góndola de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en la que se suministra dicha corriente de magnetización a dichos medios de bobina de magnetización mediante al menos un convertidor de potencia de la turbina eólica o sección de dicho convertidor de potencia de la turbina eólica.
20. Góndola de turbina eólica según la reivindicación 16, en la que dicho sistema de magnetización 20 comprende una o más bobinas de estator que están diseñadas para la operación de magnetización.
21. Turbina eólica que comprende:
- una torre de turbina eólica,
- un rotor de turbina eólica, y 25
- una góndola de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20 colocada en dicha torre y conectada a dicho rotor de turbina eólica.
22. Turbina eólica según la reivindicación 21, que comprende además uno o más convertidores de potencia para suministrar corriente a dicho sistema de magnetización.
23. Turbina eólica según la reivindicación 21, que comprende además un engranaje con una o más 30 etapas.
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