BR102016009612A2 - estrutura de cilindro laminado, sistema de geração de potência e método de formação de uma estrutura - Google Patents

Abstract

trata-se de uma estrutura de cilindro laminado 100 para uso em um sistema de geração de potência do tipo ímã permanente. a estrutura inclui um anel externo rígido 104, um anel interno rígido 102 que são concêntricos com e posicionados dentro do anel externo rígido 104, e um anel intermediário de amortecimento 106 posicionado entre o anel externo rígido 104 e o anel interno rígido 102. o anel intermediário 106 pode incluir polímero, e os anéis rígidos 102, 104 podem incluir metal. o anel interno rígido 102 pode incluir reentrâncias 408 para receber componentes de estator do sistema de geração de potência.

Description

“ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA E MÉTODO DE FORMAÇÃO DE UMA ESTRUTURA” Campo da Técnica [001] A presente revelação refere-se, de modo geral, à geração de potência. Mais particularmente, a presente revelação se refere a uma estrutura de cilindro laminado para uso em um gerador de potência de ímã permanente.

Antecedentes da Invenção [002] Grandes geradores de ímã permanente de acionamento direto são usados para gerar potência em aplicações como turbinas eólicas. Esses geradores de ímã permanente de acionamento direto incluem estruturas e armações de estator volumosos e pesados.

[003] As estruturas de estator de grande escala deve suportar entradas operacionais que incluem choque, torção e vibrações. Os estatores convencionais, às vezes, não têm capacidade para absorver as entradas, conforme necessário, e ressoa de modo indesejável. A ressonância indesejada pode resultar especialmente quando o estator estiver mesmo que levemente mal alinhado, ou sua massa mal distribuída.

[004] A ressonância indesejada pode criar pelo menos poluição por ruído intermitente a um ambiente no qual o gerador é usado (por exemplo, uma vizinhança de cidade ou interior), e pode prejudicar componentes de gerador e conexões intragerador ao longo do tempo.

[005] As tentativas de aliviar esses problemas incluíram adicionar enrijecedores ou massa ao estator de modo estratégico para aumentar a resistência e a rigidez do estator. Uma parte circular relativamente grande pode ser adicionada medindo-se, por exemplo, muitos metros em diâmetro.

[006] Uma deficiência dessas abordagens e um alto custo para materiais e partes (por exemplo, enrijecedor ou massa), por fabricação ou compra. A instalação também pode ser custosa em termos de estampagem, energia, e tempo, já que a nova parte deve ser posicionada e correspondida exatamente adjacente a componentes existentes para conexão. A massa adicionada também pode reduzir eficiência e manobrabilidade de sistema subsequente.

Descrição Resumida das Realizações [007] Dadas as deficiências anteriormente mencionadas, existe uma necessidade de que um componente de estator ou estator adjacente para uso em um gerador de ímã permanente acionado diretamente, ou outras topologias de máquina elétrica, como máquinas sincrônicas, elimine ressonância indesejada.

[008] A presente tecnologia corresponde à necessidade mencionada de um método para formar uma estrutura de cilindro laminado que, quando em uso em um gerador de potência com base em gerador, reduz a massa geral do estator, no mesmo, o que aumenta um segundo momento de área do estator, e aumenta as propriedades de absorção de vibração.

[009] O sistema de estator da presente tecnologia pode suportar as entradas operacionais anteriormente mencionadas que incluem choques, torções e vibrações, que, desse modo, eliminam e reduzem pelo menos consideravelmente o ruído do sistema.

[010] O método de fabricação em algumas realizações inclui formar componentes desejados e conexões intercomponente com o uso de qualquer um dentre os acessórios, moldes, ferramentas de alinhamento e ferramentas de formação descritos no presente documento. A nova estrutura é feita formando-se ou obtendo-se os componentes necessários, alinhando-se os mesmos apropriadamente para conexão e preensão do mesmo em lugar no gerador de potência.

[011] Com a presente tecnologia, o subprocesso de alinhamento é relativamente fácil. Além disso, a estrutura resultante é mais tolerante que sistemas anteriores, de leves mal alinhamentos ocasionados na fabricação, transporte, instalação, uso ou manutenção.

[012] O método envolve partes de estator ativas (por exemplo, enrolamentos dentados) adicionadas a, ou adjacente a, uma estrutura de sustentação de peso relativamente leve de múltiplos níveis. A estrutura em uma realização compreende um aço laminado - polímero (por exemplo, poliuretano) - aço, cilindro (S-P-S), ou outro conjunto de anel rígido-amortecedor-rígido (R-D-R), que forma um componente de estator primário.

[013] O cilindro pode ser chamado de laminado devido ao anel interno (por exemplo, aço) que é laminado pelo anel de amortecimento de vibração adjacente - por exemplo, resina de poliuretano. O anel de amortecimento é, por sua vez, retido durante a formação, e protegido durante a operação, pelo anel externo duro ou rígido que inclui, por exemplo, aço.

[014] Em uma realização alternativa, a estrutura inclui um cilindro de aço-poliuretano-aço-poliuretano-aço (S-P-S-P-S), ou outro conjunto de anel rígido-amortecimento-rígido-amortecimento-rígido (R-D-R-D-R). Em uma implantação particular, o conjunto inclui uma camada interna relativamente espessa de aço e duas lâminas de aço mais delgadas separadas por seções de polímero relativamente mais espessas.

[015] O cilindro aumenta um segundo momento de área da porção de estator do gerador de potência, sem adicionar uma grande massa ao gerador com base em estator. Mesmo aumentos relativamente leves no segundo momento de área da porção de estator do gerador de potência aumentam muito a rigidez do estator.

[016] Os recursos e vantagens adicionais, assim como a estrutura e a operação de várias realizações, são descritas em detalhes abaixo com referência aos desenhos anexos. A tecnologia não está limitada às realizações específicas descritas no presente documento. Tais realizações são apresentadas no presente documento apenas para propósitos ilustrativos. Realizações adicionais serão evidentes para indivíduos versados na(s) técnica(s) relevante(s) com base nos ensinamentos contidos no presente documento.

Breve Descrição dos Desenhos [017] Realizações exemplificativas podem se formar em diversos componentes e disposições de componentes. As realizações exemplificativas são ilustradas nos desenhos esquemáticos anexos, ao longo dos quais numerais de referência similares podem indicar partes correspondentes ou similares nas várias Figuras. Os desenhos são fornecidos para propósitos de ilustrar realizações exemplificativas apenas e não devem ser interpretados como limitadores à tecnologia. Dada a descrição habilitante a seguir dos desenhos, aspectos únicos da presente tecnologia serão evidentes para uma pessoa de habilidade comum na técnica.

[018] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma estrutura de cilindro de acordo com uma realização da presente tecnologia.

[019] A Figura 2 é uma vista em corte transversal da estrutura de cilindro, tomada ao longo da linha 2-2 na Figura 1.

[020] A Figura 3 é uma vista em corte transversal, como a da Figura 2, de uma estrutura de cilindro alternativa.

[021] A Figura 4 é uma vista em corte transversal da estrutura de cilindro, tomada ao longo da linha 4-4 na Figura 1.

[022] A Figura 5 é uma vista em corte transversal, como a da Figura 4, que mostra a estrutura de cilindro instalada com outras partes de um sistema de estator.

[023] A Figura 6 é um fluxograma que mostra etapas para fabricar a estrutura de cilindro da presente tecnologia.

[024] A Figura 7 é uma vista em corte transversal lateral, como a da Figura 2, que mostra uma etapa de fabricação da estrutura de cilindro na qual um molde é usado.

[025] A Figura 8 mostra uma curva de resposta de vibração improvisada a partir da operação da presente tecnologia em comparação a uma curva de um sistema convencional.

[026] A Figura 9 é uma vista em corte transversal, como a da Figura 4, de um dispositivo da técnica anterior.

[027] A Figura 10 é uma vista em corte transversal, como a da Figura 5, do dispositivo da técnica anterior.

Descrição Detalhada das Realizações [028] Embora as realizações exemplificativas sejam descritas no presente documento com realizações ilustrativas para implantações particulares, deve ser entendido que a tecnologia não está limitada às mesmas. Aqueles versados na técnica com acesso aos ensinamentos fornecidos no presente documento reconhecerão modificações, aplicações e realizações adicionais dentro do escopo da mesma e campos adicionais em que a estrutura de cilindro descrita no presente documento seria de utilidade significativa.

Visão Geral da Estrutura de cilindro Figura 1 [029] Voltando-se agora para as Figuras, e mais particularmente a primeira Figura, a Figurai é uma ilustração esquemática de uma estrutura de cilindro 100 para uso com um sistema de estator de um gerador de potência. O gerador de potência pode ser, por exemplo, um gerador de ímã permanente acionado diretamente (DD PMG).

[030] A estrutura de cilindro 100 inclui um componente, ou anel, interno 102, componente, ou anel, externo, 104, e um componente, ou anel, intermediário, 106. O anel intermediário 106 é mostrado em maiores detalhes nas Figuras 2 e 4.

[031] A estrutura de cilindro 100 tem um perfil de topo geralmente cilíndrico. Embora a estrutura 100 possa ter outros diâmetros externos 108 sem se desviar da presente tecnologia, em uma realização, a estrutura 100 tem um diâmetro externo entre cerca de 3 e cerca de 6 metros. Em uma realização, o diâmetro externo está entre cerca de 4 a 5 metros, e, em uma outra realização, o diâmetro externo é maior que 4 metros.

[032] Embora a estrutura 100 possa ser outras alturas 110 sem se desviar da presente tecnologia, em uma realização, a estrutura 100 tem uma altura 110 entre cerca de 1 e 3 metros, e uma espessura entre cerca de 30 mm e cerca de 150 mm.

[033] Embora os anéis da estrutura de cilindro 100 possam ter outras espessuras sem se desviar do escopo da presente tecnologia, em várias realizações, o anel interno 102 tem uma espessura (202 na Figura 2) entre cerca de 10 mm e cerca de 50 mm, o anel externo 104 tem uma espessura (204 na Figura 2) entre cerca de 10 mm e cerca de 50 mm, e o anel de amortecimento intermediário 106 tem uma espessura (306 na Figura 2) entre cerca de 10 mm e cerca de 50 mm.

[034] A presente estrutura de cilindro 100 é configurada (por exemplo, anéis dimensionados e posicionados, e material selecionado) para aumentar um segundo momento de área do estator. O segundo momento de área do estator pode ser representado por lx = tt/2 (r04-n4), em que n é um raio interno, medido entre uma linha central do estator (e, então, também, a linha central dos anéis e rotor), e o anel interno 102 (sendo que o raio interno n é identificado 522 na Figura 5), e r0 é um raio externo, medido entre a linha central do estator (e, então, também a linha central dos anéis e rotor) e o rotor externo (sendo que o raio externo r0 é identificado 524 na Figura 5).

[035] Como um exemplo de um segundo momento aumentado de área do estator, a estrutura de cilindro 100 é configurada para que o segundo momento de área esteja acima de cerca de 2 m4.

Vista em Corte Transversal Lateral e Materiais Exemplificativos Figura 2 [036] A Figura 2 fornece uma vista em corte transversal da estrutura de cilindro, tomada ao longo da linha 2-2 na Figura 1. Os anéis interno e externo 102, 104 da Figura 1 são mostrados separados por um anel intermediário 106. Embora os anéis possam ser conhecidos por outros nomes, para facilidade de descrição, os anéis interno e externo 102,104 podem ser chamados de anéis duros ou rígidos do cilindro 100, sendo feitos de aço, outro metal, uma liga, etc. O anel intermediário 106 pode ser chamado de anel de amortecimento, ou um anel suave que é mais suave, ou menos rígido, que o anel duro/rígido.

[037] A estrutura de cilindro 100 pode incluir qualquer um dentre uma variedade de materiais sem se desviar da presente tecnologia. Os componentes de cilindro interno e/ou externo 102, 104 podem incluir um metal como aço, outro metal ou liga, ou um material que não seja metal.

[038] Cada anel duro 102, 104 pode ser diferente de um ou mais modos que não sejam pelos diâmetros - por exemplo, os mesmos podem ter diferentes alturas, espessuras e/ou incluir diferentes materiais (por exemplo, metais ou compostos).

[039] A estrutura de cilindro 100 é, em algumas realizações, configurada para uso com um gerador de potência de rotor interno. Nessas realizações, o anel interno 102 é conectado às partes de estator (por exemplo, dentes de estator) adjacentes e opostas ao rotor interno. O conjunto é mostrado na Figura 5, e descrito adicionalmente abaixo. Nesse conjunto, o material e o tamanho do anel interno (por exemplo, espessura) são selecionados para que o anel interno 102 complete, conforme necessário, o circuito eletromagnético criado pelo fluxo do estator/rotor na geração de potência durante a operação do gerador. Nessa realização, o anel externo 104 pode ser feito de uma seção consideravelmente delgada - por exemplo, entre cerca de 10 a 50 mm, conforme mencionado acima.

[040] Em uma realização contemplada, a estrutura de cilindro é configurada para uso com um gerador de potência de rotor externo (não mostrado em detalhes). Nessa realização, o anel externo 104 é conectado às partes de estator (por exemplo, dentes de estator) adjacentes e opostas ao rotor externo. Nesse caso, o material e o tamanho do anel externo (por exemplo, espessura) são selecionados para que o anel externo 104 complete, conforme necessário, o circuito eletromagnético criado pelo fluxo do estator/rotor na geração de potência durante a operação do gerador. Nesse caso, também, o anel interno 102 pode ser feito a partir de uma seção consideravelmente delgada - por exemplo, entre cerca de 10 a 50 mm, conforme mencionado.

[041] O anel intermediário 106 pode incluir qualquer um dentre uma ampla variedade de materiais sem se desviar da presente tecnologia. Em uma realização, o anel intermediário 106 inclui uma resina de poliuretano. O anel intermediário 106 pode incluir outro polímero e pode ser chamado de anel de polímero 106.

[042] Em uma realização, o anel intermediário 106 inclui pelo menos um dentre um polímero elástico, um termoplástico, um material termofixo e um material elástico.

[043] Em outra realização, o anel intermediário 106 inclui uma matriz de material refratário ou materiais deformáveis como aço inoxidável FIBERCORE™ ou uma laminação axialmente deformável. FIBERCORE™ é um aço inoxidável de compósito ultraleve disponível a partir da empresa Fibretech.

[044] O material do anel intermediário 106 em uma realização é curado a frio, como um polímero curado a frio.

[045] Os fatores para uso na seleção ou formação de um material para a estrutura do anel intermediário 106 inclui rigidez, peso, força e amortecimento, ou capacidade para absorver energia incluindo vibrações ou ruído mecânico.

Realização Alternativa que tem Múltiplos Anéis de Polímero Figura 3 [046] A Figura 3 é uma vista em corte transversal, como a da Figura 2, de uma estrutura de cilindro alternativa 300. A realização ilustra o cilindro alternativo 300 que compreende mais de um anel de amortecimento 306, 310 (por exemplo, polímero) e mais de dois anéis rígidos 302, 304, 308 (por exemplo, aço).

[047] Os anéis podem ser selecionados para ter vários tamanhos e materiais para atingir o desempenho desejado.

[048] A espessura 312 é medida entre as superfícies externa e interna. Em uma realização, a espessura é entre cerca de 30 mm e cerca de 170 mm.

[049] Em uma implantação do cilindro alternativo 300, o anel interno 302 é relativamente espesso, e os outros dois anéis duros 304, 308 são mais delgados - por exemplo, lâminas de aço relativamente mais delgadas. Como com a realização primária da Figura 2, etc., cada anel duro não precisa ser o mesmo - por exemplo, os mesmos podem ter diferentes tamanhos e incluir diferentes metais ou compostos - e cada anel de amortecimento não precisa ter o mesmo tamanho ou material.

[050] Embora os anéis da estrutura de cilindro 300 possam ter outras espessuras sem se desviar do escopo da presente tecnologia. Em várias realizações, o anel interno 302 tem uma espessura 316 entre cerca de 10 mm e cerca de 50 mm, o anel externo 304 tem uma espessura 318 entre cerca de 5 mm e cerca de 30 mm, o anel de amortecimento mais externo 306 tem uma espessura 320 entre cerca de 5 mm e cerca de 30 mm, o anel de amortecimento mais interno 310 tem uma espessura 324 entre cerca de 5 mm e cerca de 30 mm, e o anel duro intermediário 308 tem uma espessura 322 entre cerca de 5 mm e cerca de 30 mm, [051] Em uma realização, uma razão entre a espessura do polímero e a do anel externo 304 deve ser maximizada. O anel externo 304 é necessário para a proteção do cilindro 300, incluindo proteger especialmente o anel de amortecimento mais externo 306.

Vista em Corte Transversal de Topo que Mostra Fendas de Encaixe Figuras 4 e 8 [052] A Figura 4 é uma vista em corte transversal da estrutura de cilindro, tomada ao longo da linha 4-4 na Figura 1. A vista mostra o anel rígido interno 102, o anel rígido externo 104 e o anel de amortecimento intermediário 106. A vista também mostra uma parede interna do anel interno 102 que tem um formato ou estrutura de conexão 402, que não é mostrado em detalhes na Figura 1, mas pode ser considerado presente na mesma efetivamente.

[053] O formato ou estrutura de conexão 402 é conformado, a título de exemplo, como uma fenda de encaixe. Outros formatos potenciais para o conector 402 também inclui fendas que tenham um corpo interior mais largo e uma abertura em estreitamento para reter uma parte de acoplamento (por exemplo, dentes de estator) no mesmo uma vez que a parte de acoplamento seja deslizada na fenda 402.

[054] O formato ou estrutura de conexão 402 nas realizações contempladas inclui uma estrutura de fixação mecânica como fusos ou solda.

[055] A título de comparação, a Figura 9 mostra um cilindro 900 que inclui um único membro de quadro 902 em vez de múltiplos anéis (por exemplo, anéis 102, 104, 106). As fendas que recebem os dentes de estator 904 são formadas no quadro 902. Esse formato é menos preferencial devido ao fato de que os benefícios de ter um anel de amortecimento intermediário (por exemplo, resina de poliuretano) não são alcançados.

[056] As vantagens de substituir o quadro de aço 902 pelos anéis (por exemplo, anéis 102, 104, 106), inclui obter um cilindro leve, como o(s) anel/anéis de amortecimento (por exemplo, 106) e os anéis duros (por exemplo, 102, 104) terem menos massa combinada que o quadro 902.

Vista em Corte Transversal de Topo da Estrutura de Cilindro Instalada Figura 5 [057] A Figura 5 é uma vista em corte transversal, como a da Figura 4, que mostra a estrutura de cilindro 100 instalada com outras partes de um sistema de estator 500. O sistema de estator 500 inclui um estator 502 que compreende dentes de estator 504 recebido nas fendas de recebimento do estator 408. Os dentes 504 são circundados por enrolamentos de estator 506.

[058] Um rotor 510 é oposto ao estator 502. O rotor 510 inclui componentes de inicialização de fluxo do lado de rotor 512, como ímãs permanentes ou similares. O fluxo, gerado durante a operação do sistema 500 é indicado pelo numeral de referência 514.

[059] As dimensões do sistema de estator 500, e do sistema de cilindro 100, incluem uma espessura total de cilindro 520, que é uma soma das espessuras 202, 204, 206 mencionadas na Figura 2.

[060] Dois raios também são mostrados, como medidos entre o anel respectivo (por exemplo, a superfície externa do anel) e uma linha central do sistema de estator 500 (e, então, do estator, rotor e anéis de cilindro laminado do mesmo).

[061] Um raio interno 522 se estende entre a linha central e uma superfície interna do anel interno 102, e um raio externo 524 se estende entre a linha central e uma superfície externa do anel externo 104.

[062] Sendo que o raio interno 522 é representado por r,eo raio externo 524 representado por r0, um segundo momento de área do estator pode ser representado por lx - tt/2 (r04-n4). O presente sistema de cilindro 100 é configurado para aumentar esse segundo momento de área. A mesma relação e objetivo se aplica a outras configurações da tecnologia, como o cilindro 300 mostrado na Figura 3. Em cada caso, as dimensões são selecionadas com um olho em direção ao aumento do momento, incluindo as espessuras de anel e os raios em geral.

[063] Para comparação, a Figura 10 mostra um sistema fabricado 1000 que inclui a estrutura de cilindro 900 da Figura 9.

Fabricação e Exemplo do Sistema de Moldagem/Alinhamento Figuras 6 e 7 [064] A Figura 6 é um fluxograma que mostra etapas para fabricar a estrutura de cilindro da presente tecnologia de acordo com realizações exemplificativas. As etapas do método podem ser realizadas em outras ordens e uma ou mais das etapas podem ser omitidas sem se desviar do escopo da presente emenda.

[065] Uma etapa 602 na criação do cilindro laminado da presente tecnologia inclui obter ou formar um anel externo rígido relativamente largo. Em uma realização, o anel externo 104 é formado com o uso de placas laminadas, cuja prática pode aumentar a facilidade e a economia (por exemplo, custo) de formação do anel externo 104 e da estrutura 100.

[066] O anel externo 104 pode incluir um dos ou ambos dentre metal ferroso ou não ferroso. As variáveis para determinar se deve-se usar metal ferroso ou não ferroso incluem especificações de custo e técnicas.

[067] Outra etapa 604 envolve obter ou formar um anel interno rígido relativamente menor 102, e posicionar o mesmo dentro da parte externa. A parte interna 102 fará parte de um circuito magnético do gerador de potência com base no gerador no qual a estrutura de cilindro laminado será usada, e é dimensionada para permitir fluxo, que complete um circuito de fluxo.

[068] Em uma próxima etapa 606, as partes interna e externa 102, 104 são alinhadas. O alinhamento, em algumas realizações, inclui conectar os anéis 102, 104, pelo menos temporariamente, como com o uso de fusos ou soldagem. O alinhamento também pode ser realizado com o uso de um acessório de formação. Em uma realização, é feita uma soldagem para localizar temporariamente os anéis adjacentes entre si 102, 104. Os fusos ou outras partes de conexão adicionadas mecanicamente podem ser adicionados em adição ou em vez de soldagem.

[069] Na etapa 608, ou como parte da etapa 606, as partes interna e externa 102, 104 são posicionadas adjacentes a uma vedação, ou uma vedação movida para as adjacências das partes 102, 104. A(s) vedação/vedações 710 podem auxiliar na retenção do poliuretano a ser adicionado à estrutura de cilindro 100 em formação.

[070] Em outra etapa 610, as partes são colocadas em um molde e/ou em uma mesa ou outra superfície. Para realizações que usam vedações, a operação pode incluir colocar as partes 102, 104 como com vedações na face com a mesa ou a base de molde.

[071] Os anéis interno e externo 102, 104 podem ser ajustados na posição de molde, especialmente antes que os anéis 102, 2014 sejam presos entre si, mas também menos que isso após prender e após a introdução do material de amortecimento - por exemplo, resina de poliuretano.

[072] A Figura 7 mostra uma vista em corte transversal lateral, como a vista das Figuras 2 e 3, de um sistema de formação ou alinhamento 700. O sistema 700 inclui um acessório de formação, por exemplo, pelo menos um molde de formação ou alinhamento 702. O molde 702 inclui uma base 704 e verticais interno e externo 706, 708.

[073] Em uma realização, a mesa ou outra superfície é usada em vez de uma base 704. O sistema 700 pode incluir uma ou mais vedações 710.

[074] As etapas supracitadas formam um espaço anular no qual, na etapa 612, uma resina de poliuretano ou outro material de absorção de amortecimento/vibração é despejado e curado. O material de amortecimento é referido na Figura 7 pelo numeral 712, e produz um anel de amortecimento -por exemplo, o anel 106 da Figura 1 e 2.

[075] O material de amortecimento pode ser chamado de material de preenchimento, por exemplo, resina de poliuretano de preenchimento. Isso lamina o cilindro, produzindo o cilindro laminado, por exemplo, a estrutura de cilindro laminado 100.

[076] Na etapa 614, o material de amortecimento é curado, como curado a frio. No caso do polímero, o anel de amortecimento pode ser dito como incluindo o polímero curado a frio.

[077] Na etapa 616, o cilindro laminado resultante pode ser conectado a uma estrutura de estator. Um exemplo da combinação é mostrado na Figura 5.

[078] O mesmo conjunto de procedimentos geral é usado para produzir a estrutura de múltiplos anéis duros 300, mostrada na Figura 3.

[079] O cilindro laminado (por exemplo, 100, 300) pode ser formado sem usinagem e não requer usinagem após ser formado. Com o material de amortecimento adicionado, a resposta estrutural sob condições de ressonância é limitada, o que resulta em vibração e ruído reduzidos.

Curva de Resposta de Vibração Exemplificativa Figura 8 [080] Uma curva de resposta de vibração exemplificativa 800 para um sistema de acordo com a presente tecnologia é mostrada na Figura 8, como a estrutura de cilindro laminado 100, 300 usada em um sistema de estator 500.

[081] Uma curva de acordo com outra tecnologia é referida pelo numeral 802.

[082] As curvas 800, 802 são mostradas contra um eixo geométrico X de frequência de entrada 804, inserido no sistema, medido em, por exemplo, Hertz (Hz), e um eixo geométrico Y de resposta 806, medido em, por exemplo, aceleração (por exemplo, m/s2).

[083] O(s) anel/anéis de material de amortecimento e os anéis duros podem ser configurados (por exemplo, tamanho de anéis, quantidade de anéis de amortecimento, quantidade de anéis duros, etc.) para alcançar a rigidez desejada, características de absorção, etc., durante a operação.

[084] Em uma realização, a estrutura (por exemplo, estrutura de cilindro 100, 300) é feita para alcançar uma boa separação entre a primeira e a segunda ressonâncias. Como um exemplo quantitativo, uma separação entre a primeira e a segunda ressonâncias pode ser quantificada como sendo maior que cerca de 60% do valor do primeiro pico.

[085] A separação é mostrada na Figura 8 pela diferença entre os dois pontos de resposta máximos.

[086] O nível de amortecimento é, portanto, máximo, enquanto se adiciona rigidez significativa e sem muita massa adicionada.

Benefícios Selecionados da Presente Tecnologia [087] Um benefício primário da tecnologia é que o sistema de estator (por exemplo, sistema 500 da Figura 5) se torna mais rígido, mais robusto, e ter melhores características de amortecimento que estruturas de estator convencionais, sem adicionar massa pesada, enrijecedores ou outros elementos significativos ao estator.

[088] Os sistemas de estator de acordo com a presente tecnologia, assim, operam de modo mais suave e mais silencioso, produzindo menos poluição sonora ao ambiente no qual o gerador é usado (por exemplo, uma vizinhança de cidade ou interior).

[089] Também devido às funções de amortecimento da presente tecnologia, os componentes de gerador e as conexões intragerador são salvas de dano que, de outra forma, resultariam de ressonâncias indesejadas ao longo do tempo.

[090] Os sistemas de estator que incluem a presente tecnologia também são menos suscetíveis a ligeiros mal alinhamentos ou mal distribuições de massa. Os mesmos continuam a absorver entradas (vibrações, choque, etc.) e evitar ressonância indesejada mesmo quando o estator for ou se tornar levemente mal alinhado ou sua massa mal distribuída.

[091] Outras vantagens incluem evitar o material, funcionamento, tempo e outros custos relativamente altos associados aos conjuntos de procedimentos de melhoramento contemplados, como a adição supracitada de uma massa pesada (por exemplo, grande parte circular) ao estator. Notavelmente, o presente conjunto de procedimentos de fabricação tem custo relativamente baixo em comparação aos esforços convencionais para se referir ao problema de vibração.

[092] O cilindro laminado (por exemplo, 100, 300) pode ser formado sem usinagem e não requer usinagem após ser formado. Com o material de amortecimento adicionado, a resposta estrutural sob condições de ressonância é limitada, o que resulta em vibração e ruído reduzidos.

[093] Os sistemas formados de acordo com a presente tecnologia também podem ser feitos, pelo menos em algumas realizações, para menos custo, como evitando-se custos de material, parte, energia, estampagem e tempo de obtenção ou formação e instalar massas rígidas relativamente grandes a um quadro de estator já grande. E sem a massa adicionada relativamente grande e quadro de estator convencional já grande, a estrutura de cilindro e o sistema de estator resultantes são mais leves, mais eficientes e mais manuseáveis que outros quadros de estator e sistemas de estator.

[094] O uso de placas para fazer placas laminadas para formar os anéis duros - por exemplo, 102, 104, 302, 304, 308 - pode aumentar a facilidade e a economia (por exemplo, custo) de formação da estrutura - por exemplo, estrutura 100 ou 300.

[095] Alguns processos de fabricação convencionais para fabricar estruturas de estator maiores envolvem segmentação mecânica, sendo relativamente complexas, custosas e dispendiosas em tempo e espaço, como em um processo de acionamento de moinho sem engrenagem. A presente estrutura de cilindro laminado (por exemplo, 100, 300 da Figura 1, 2, 3) ou o sistema resultante (por exemplo, 500 da Figura 5) pode ser feito(a) muito mais facilmente, e em um lugar, no local, com o uso de, por exemplo, elementos de placa de forma modular. E, além disso, os anéis da estrutura de cilindro laminado que resultam do conjunto de procedimentos podem ser alinhados com o uso de estampagem de forma simples e soldagem ou fusos.

Conclusão [096] As realizações, exemplos e modificações alternativas que ainda poderíam ser abrangidos pela tecnologia poder ser feitos por aqueles versados na técnica, particularmente à luz dos ensinamentos supracitados. Adicionalmente, deve ser entendido que a terminologia usada para descrever a tecnologia é destinada a estar na natureza das palavras de descrição ao invés de limitação.

[097] Os versados na técnica também apreciarão que várias adaptações e modificações das realizações preferenciais e alternativas descritas acima podem ser configuradas sem se desviar do escopo e do espírito da tecnologia. Portanto, deve ser entendido que, dentro do escopo das realizações anexas, a tecnologia pode ser praticada de outro modo além de como especificamente descrito no presente documento.

Reivindicações

Claims (15)

1. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO para uso em um sistema de geração de potência do tipo imã permanente, caracterizada pelo fato de que compreende: um anel externo rígido; um anel interno rígido que é menor em diâmetro, posicionado dentro de, e concêntrico com o anel externo rígido; e um anel intermediário de amortecimento posicionado entre o anel externo rígido e o anel interno rígido.

2. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anel intermediário inclui um polímero.

3. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anel intermediário inclui uma resina de polímero.

4. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dentre o anel externo rígido e o anel interno rígido inclui um metal.

5. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente: um anel interior rígido posicionado adjacente e em contato com o anel interno rígido; e um anel interior de amortecimento posicionado entre e em contato com o anel interior rígido e o anel externo rígido.

6. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o anel interno rígido inclui reentrâncias para receber componentes de estator do sistema de geração de potência.

7. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os anéis são configurados para alcançar um segundo momento de área acima de cerca de 2 m4, caracterizada pelo fato de que: o segundo momento de área do estator é representado por lx = tt/2 (r04-n4); Π é um raio interno, medido entre o anel rígido interno e uma linha central do sistema de geração de potência de ímã permanente quando montado; e r0 é um raio externo, medido entre o anel rígido externo e uma linha central do sistema de geração de potência de ímã permanente quando montado.

8. ESTRUTURA DE CILINDRO LAMINADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os anéis são configurados para que uma primeira ressonância e uma segunda ressonância sejam separadas por mais de cerca de 60% do valor da primeira ressonância.

9. SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA do tipo ímã permanente, caracterizado pelo fato de que compreende: um rotor; um estator posicionado adjacente ao rotor; e uma estrutura de cilindro laminado conectada ao estator e que compreende: um anel externo rígido; um anel interno rígido; e um anel intermediário de amortecimento entre o anel externo rígido e o anel interno rígido.

10. SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA do tipo ímã permanente, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que: o anel interno rígido é menor que, posicionado dentro de, e concêntrico com o anel externo rígido; e o anel intermediário de amortecimento é posicionado entre e em contato com o anel externo rígido e o anel interno rígido.

11. SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA do tipo ímã permanente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um anel rígido interior posicionado adjacente a e em contato com o anel interno rígido; e um anel interior de amortecimento posicionado entre e em contato com o anel rígido interior e o anel externo rígido

12. SISTEMA DE GERAÇÃO DE POTÊNCIA do tipo ímã permanente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que: o estator inclui dentes de estator; e o anel interno rígido inclui reentrâncias para receber os dentes de estator.

13. MÉTODO DE FORMAÇÃO DE UMA ESTRUTURA de cilindro laminado para uso em um sistema de geração de potência do tipo ímã permanente, caracterizado pelo fato de que o método compreende: posicionar um anel externo rígido adjacente e ao redor de um anel interno rígido; e introduzir um material de amortecimento entre o anel externo rígido e o anel interno rígido.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente conectar, após o posicionamento, e antes da introdução, o anel externo rígido e o anel interno rígido.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar o anel externo rígido e o anel interno rígido em um molde de cilindro antes de introduzir o material de amortecimento.