ES2622517T3 - Generador de turbina eólica con unidades de cojinete con película lubricante - Google Patents

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ES2622517T3 ES11700019.0T ES11700019T ES2622517T3 ES 2622517 T3 ES2622517 T3 ES 2622517T3 ES 11700019 T ES11700019 T ES 11700019T ES 2622517 T3 ES2622517 T3 ES 2622517T3
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Gerner Larsen
Niels Christian Olsen
Frank Møller HANSEN
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Abstract

Generador (5) para una turbina eólica (1), siendo el generador un generador de flujo axial y comprendiendo el generador: un rotor (3) configurado para rotar alrededor de un eje de rotación, al menos un estator (4) dispuesto al lado del rotor, comprendiendo cada estator al menos un módulo de generación de flujo (9) que está orientado hacia el rotor pero separado del mismo, formando de este modo un espacio de aire entre el rotor y cada módulo de generación de flujo, extendiéndose dicho espacio de aire sustancialmente paralelo al eje de rotación del rotor, y al menos una unidad de cojinete (12), caracterizado porque cada unidad de cojinete comprende un cuerpo (16) que define una cavidad (14) con un extremo abierto que está orientado hacia el rotor, y una fuente de fluido presurizado que se comunica con cada unidad de cojinete, en el que el cuerpo de cada unidad de cojinete dirige el fluido hacia el rotor para ayudar a mantener el espacio de aire entre el rotor y cada módulo de generación de flujo, en el que las unidades de cojinete (12) están dispuestas por encima y por debajo de los módulos de generación de flujo (9).

Description

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DESCRIPCION
Generador de turbina eolica con unidades de cojinete con pelfcula lubricante Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un generador para una turbina eolica. El generador de la invencion permite controlar de manera precisa un espacio de aire entre un rotor y un estator del generador, incluso para rotores y estatores de gran diametro. La presente invencion se refiere ademas a una turbina eolica que comprende un generador de este tipo.
Antecedentes de la invencion
Los generadores comprenden normalmente un rotor y un estator, estando dispuesto el rotor de manera rotatoria en relacion con el estator con un pequeno espacio de aire entre los mismos. Es necesario conseguir y mantener una alta precision en el espacio de aire entre el rotor y el estator ya que el espacio de aire, tambien para generadores muy grandes, tiene que ser bastante pequeno, y generalmente de solo unos pocos milfmetros. Para este fin, el rotor y el estator se han disenado previamente de manera muy ngida y pesada.
Algunos fabricantes han intentado superar estos retos de diseno montando elementos de rodillo en el estator. Los elementos de rodillo ayudan a mantener el espacio de aire de modo que no es necesario que el rotor y el estator sean tan ngidos y pesados. A pesar de estas soluciones, sigue existiendo un margen de mejora significativo.
El documento KR 100 969 682 B1 da a conocer una maquina electrica de accionamiento directo que esta configurada con una estructura de combinacion de pluralidad de modulos.
El documento DE 102 55 745 A1 da a conocer una turbina eolica de accionamiento directo, estando montado el rotor del generador o el buje conectado al rotor en una posicion que se encuentra radial y/o axialmente adyacente al estator y rotor del generador.
El documento WO 2009/071843 A2 da a conocer una maquina electrica de flujo axial que comprende un rotor externo y un estator interno. La maquina incluye medios de separacion que comprenden una capa deslizante de un material de relleno para mantener la distancia de los espacios de aire.
Sumario de la invencion
Un objeto de las realizaciones de la invencion es proporcionar un generador para una turbina eolica en el que puede controlarse facilmente el tamano de un espacio de aire entre el rotor y los estatores.
Es un objeto adicional de las realizaciones de la invencion proporcionar una turbina eolica que comprende un generador en el que puede controlarse facilmente el tamano de un espacio de aire entre el rotor y los estatores.
Segun un primer aspecto, la invencion proporciona un generador para una turbina eolica, comprendiendo el generador:
- un rotor configurado para rotar alrededor de un eje de rotacion,
- al menos un estator dispuesto al lado del rotor, comprendiendo cada estator al menos un modulo de generacion de flujo que esta orientado hacia el rotor pero separado del mismo, formando de este modo un espacio de aire entre el rotor y cada modulo de generacion de flujo, y al menos una unidad de cojinete, comprendiendo cada unidad de cojinete un cuerpo que define una cavidad con un extremo abierto que esta orientado hacia el rotor, y
- una fuente de fluido presurizado que se comunica con cada unidad de cojinete, en el que el cuerpo de cada unidad de cojinete dirige el fluido hacia el rotor para ayudar a mantener el espacio de aire entre el rotor y cada modulo de generacion de flujo, en el que la fuente de fluido presurizado esta configurada para suministrar un fluido gaseoso.
El rotor esta configurado para rotar alrededor de un eje de rotacion, y el/los estator(es) esta(n) dispuesto(s) al lado del rotor. Por consiguiente, cuando el rotor rota alrededor del eje de rotacion, realiza movimientos de rotacion en relacion con el/los estator(es), y de este modo en relacion con los modulos de generacion de flujo. Este movimiento relativo provoca que el generador produzca energfa electrica.
Los modulos de generacion de flujo estan dispuestos de tal manera que estan orientados hacia el rotor, pero estan separados del mismo. Esto forma un espacio de aire entre el rotor y los modulos de generacion de flujo. El rotor y los modulos de generacion de flujo del estator incluyen imanes permanentes, devanados electromagneticos, combinaciones de los mismos, u otros materiales activos configurados para proporcionar un flujo magnetico a lo largo del espacio de aire suficiente para generar electricidad.
Cada estator comprende al menos una unidad de cojinete, y cada unidad de cojinete comprende un cuerpo que define una cavidad con un extremo abierto que esta orientado hacia el rotor. De este modo, el extremo abierto de la
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cavidad de una unidad de cojinete dada forma una superficie de contacto entre esta unidad de cojinete y el rotor. Las unidades de cojinete soportan el rotor durante los movimientos de rotacion del rotor en relacion con el/los estator(es).
El generador comprende ademas una fuente de fluido presurizado que se comunica con cada unidad de cojinete. El cuerpo de cada unidad de cojinete dirige el fluido, que se recibe de la fuente de fluido presurizado, hacia el rotor, es decir hacia el extremo abierto del cuerpo. De este modo, esta constantemente presente fluido en las superficies de contacto entre el rotor y las unidades de cojinete. Las superficies de contacto estan formadas por los extremos abiertos de los cuerpos de las unidades de cojinete. Por consiguiente, se forma una pelfcula lubricante, y esta pelfcula lubricante proporciona un efecto de cojinete que permite que el rotor rote en relacion con el/los estator(es) con sustancialmente ninguna friccion entre el rotor y el/los estator(es) ya que la pelfcula lubricante impide el contacto directo entre el rotor y el/los estator(es). Ademas, la pelfcula lubricante permite compensar fluctuaciones o variaciones que aparecen en el espacio de aire entre el rotor y los modulos de generacion de flujo. Por tanto, la pelfcula lubricante ayuda a mantener el espacio de aire requerido entre el rotor y cada modulo de generacion de flujo.
Cada estator puede comprender un primer modulo de generacion de flujo y un segundo modulo de generacion de flujo dispuestos en lados opuestos del rotor. Segun esta realizacion, al menos un conjunto de modulos de generacion de flujo esta dispuesto de manera opuesta entre sf con el rotor rotando en un canal formado entre los modulos de generacion de flujo. Esta formado un espacio de aire entre el rotor y el primer modulo de generacion de flujo, asf como entre el rotor y el segundo modulo de generacion de flujo.
Cada estator puede comprender una primera unidad de cojinete y una segunda unidad de cojinete dispuestas en lados opuestos del rotor. Segun esta realizacion, el rotor esta confrontado por cojinetes lubricados por fluido desde dos lados. Esto permite controlar de manera muy precisa la posicion del rotor en relacion con los modulos de generacion de flujo, y de este modo el espacio de aire definido entre el rotor y los modulos de generacion de flujo. Como alternativa, el rotor puede soportarse por unidades de cojinete solo desde un lado, es decir pueden estar dispuestas unidades de cojinete exclusivamente a lo largo de un lado del rotor.
El cuerpo de cada unidad de cojinete puede comprender ademas una superficie de deslizamiento que rodea al menos parcialmente el extremo abierto de la cavidad y esta orientada hacia el rotor. La superficie de deslizamiento esta realizada en o recubierta con un material que proporciona una friccion baja entre el rotor y la superficie de deslizamiento. La presion del fluido suministrado a las unidades de cojinete puede ser suficiente para mantener el espacio de aire sin que los cuerpos de las unidades de cojinete esten en contacto con el rotor, excepto bajo cargas o deflexiones extremas. Alternativamente, las unidades de cojinete pueden configurarse para funcionar con las superficies de deslizamiento en contacto con el rotor en todo momento. De cualquier modo, la superficie de deslizamiento esta disenada de manera que introduce una friccion minima entre el rotor y la unidad de cojinete, impidiendo de este modo los movimientos de rotacion del rotor lo menos posible.
La fuente de fluido presurizado esta configurada para suministrar un fluido gaseoso, tal como aire atmosferico. Un fluido gaseoso puede abandonar facilmente el extremo abierto del cuerpo de una unidad de cojinete y fluir hacia otras partes del generador sin provocar danos, y sin requerir la recogida del fluido. Esto es una ventaja, ya que usar un fluido gaseoso de este modo reduce los requisitos de sellado de las unidades de cojinete.
Cada unidad de cojinete puede comprender ademas una parte de boquilla acoplada al cuerpo, comprendiendo la parte de boquilla un paso para recibir fluido presurizado de la fuente de fluido y dirigirlo a la cavidad del cuerpo. Segun esta realizacion, la parte de boquilla esta dispuesta con comunicacion de fluido entre la fuente de fluido presurizado y la cavidad del cuerpo. La parte de boquilla 'pulveriza' el fluido hacia y al interior de la cavidad, en particular hacia el extremo abierto que esta orientado hacia el rotor.
Para al menos una unidad de cojinete, la parte de boquilla o el acoplamiento entre la parte de boquilla y el cuerpo pueden definir una parte de restriccion de flujo. Segun esta realizacion, la presion del fluido presurizado aumenta cuando se alcanza la parte de restriccion de flujo, y por consiguiente disminuye significativamente cuando entra en la cavidad del cuerpo de la unidad de cojinete. Esto hace posible controlar la presion de fluido en la cavidad de tal manera que se obtiene un efecto de cojinete deseado en el extremo abierto que esta orientado hacia el rotor, y de tal manera que se mantiene un espacio de aire deseado entre el rotor y los modulos de generacion de flujo.
El cuerpo de al menos una unidad de cojinete puede conectarse de manera pivotante a la parte de boquilla asociada. Esto permite que el cuerpo realice movimientos relativos con respecto a la parte de boquilla, por medio de la conexion pivotante. De este modo, se permite que el extremo abierto que esta orientado hacia el rotor pivote ligeramente en relacion con el rotor. Esto tambien ayuda a mantener un espacio de aire uniforme y constante entre el rotor y los modulos de generacion de flujo.
La cavidad definida por el cuerpo de al menos una unidad de cojinete puede tener un area en seccion transversal que aumenta a lo largo de una direccion hacia el rotor. Debido al area en seccion transversal aumentada, la presion del fluido presurizado disminuye a lo largo de la direccion hacia el rotor. Por tanto, la presion del fluido es la mas baja en el extremo abierto que esta orientado hacia el rotor. Esto puede obtenerse, por ejemplo, si la cavidad
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definida por el cuerpo de al menos una unidad de cojinete tiene una forma sustancialmente conica.
El generador puede comprender al menos dos estatores dispuestos a lo largo de segmentos angulares separados del rotor. Segun esta realizacion, los estatores estan dispuestos de tal manera que solo parte del rotor esta dispuesta de manera adyacente a un estator en cualquier momento dado, es decir los estatores no ocupan la totalidad de la periferia definida por el rotor.
Los segmentos angulares separados estan distribuidos de manera preferible sustancialmente de manera uniforme a lo largo de la periferia definida por el rotor, y los estatores ocupan preferiblemente segmentos angulares de sustancialmente el mismo tamano. Por ejemplo, el generador puede comprender dos estatores dispuestos sustancialmente de manera opuesta entre sf, ocupando por ejemplo cada uno un segmento angular de aproximadamente 60°. Como alternativa, el generador puede comprender tres estatores dispuestos con aproximadamente 120° entre segmentos de estator adyacentes, o el generador puede comprender cualquier otro numero adecuado o deseable de estatores.
Como alternativa, el generador puede comprender un unico estator dispuesto a lo largo de la totalidad de la periferia del rotor, es decir el estator se extiende a lo largo de 360°. Como otra alternativa, un unico estator puede extenderse a lo largo de una parte angular mas pequena de la periferia definida por el rotor.
El generador es un generador de flujo axial con un espacio de aire entre los modulos de generacion de flujo y el rotor que se extiende sustancialmente paralelo al eje de rotacion del rotor. De este modo, las lmeas de flujo generadas a medida que el rotor pasa por los modulos de generacion de flujo tambien se extienden sustancialmente paralelas al eje de rotacion del rotor. Por consiguiente, las fuerzas que actuan entre el rotor y los estatores tambien se extienden sustancialmente paralelas al eje de rotacion del rotor, minimizando de este modo las fuerzas que actuan sustancialmente de manera perpendicular al eje de rotacion. Esto reduce las cargas introducidas en el generador.
Segun un segundo aspecto, la invencion proporciona una turbina eolica que comprende al menos un generador segun el primer aspecto de la invencion.
Debe observarse que un experto en la tecnica reconocera facilmente que cualquier caractenstica descrita en combinacion con el primer aspecto podra combinarse tambien con el segundo aspecto, y viceversa.
La turbina eolica puede comprender dos generadores segun el primer aspecto de la invencion, estando montados los rotores de dichos generadores en un arbol de rotacion comun. Segun esta realizacion, los generadores pueden estar montados, por ejemplo, en lados opuestos de una construccion de torre que porta los generadores. De este modo, la produccion de energfa de la turbina eolica puede aumentarse significativamente, posiblemente doblarse, en comparacion con una turbina eolica que comprende solo un generador.
El/los rotor(es) del/de los generador(es) puede(n) conectarse a un conjunto de palas de turbina eolica, es decir los movimientos de rotacion del/de los rotor(es) puede ser resultado de la actuacion del viento sobre las palas de turbina eolica.
La turbina eolica puede ser una turbina eolica de eje horizontal, es decir puede ser de un tipo que tiene un conjunto de palas de turbina eolica montadas en o conectadas a un eje principal dispuesto de manera rotatoria, y que se extiende a lo largo de una direccion sustancialmente horizontal.
Como alternativa, la turbina eolica puede ser una turbina eolica de eje vertical, es decir puede ser de un tipo que tiene un conjunto de palas de turbina eolica montadas en o conectadas a un eje principal dispuesto de manera rotatoria, y que se extiende a lo largo de una direccion sustancialmente vertical.
El generador puede ser un generador de accionamiento directo, tambien denominado generador sin engranaje. Segun esta realizacion, el rotor esta accionado directamente por las palas de turbina eolica, es decir el viento que actua sobre las palas de turbina eolica proporciona directamente los movimientos relativos entre el rotor y los estatores sin el uso de una etapa de engranaje. Como alternativa, la turbina eolica puede comprender un sistema de engranaje dispuesto entre las palas de turbina eolica y el rotor del generador. El sistema de engranaje aumenta normalmente la velocidad de rotacion, es decir la velocidad de rotacion de un arbol de entrada del generador es mayor que la velocidad de rotacion de un eje principal acoplado a y accionado por las palas de turbina eolica.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se describira ahora en mas detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los que
la figura 1 es una vista en perspectiva de turbina eolica segun una realizacion de la invencion,
la figura 2 es una vista en perspectiva de un estator de un generador segun una realizacion de la invencion,
la figura 3 muestra un detalle del estator de la figura 2,
la figura 4 muestra otro detalle del estator de la figura 2,
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la figura 5 es una vista en seccion transversal de un generador que comprende el estator de la figura 2, y
la figura 6 es una vista en seccion transversal de una unidad de cojinete para su uso en un generador segun una realizacion de la invencion.
Descripcion detallada de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eolica 1 segun una realizacion de la invencion. La turbina eolica 1 comprende una torre de turbina eolica 2 que tiene un rotor 3 y dos estatores 4 montados en la misma, formando parte el rotor 3 y los estatores 4 de un generador 5. Tres palas de turbina eolica 6 estan montadas en el rotor 3 de tal manera que el rotor 3 rota en relacion con los estatores 4 debido al viento que actua sobre las palas de turbina eolica 6.
La turbina eolica 1 es una turbina eolica de accionamiento directo, es decir el rotor 3 del generador 5 esta accionado directamente por las palas de turbina eolica 6 sin una etapa de engranaje para aumentar las velocidades de rotacion.
Los estatores 4 estan dispuestos sustancialmente de manera opuesta entre sf, ocupando cada uno un segmento angular de aproximadamente 60° a lo largo de una periferia definida por el rotor 3. Aunque solo se muestran dos estatores 4, pueden incluirse varios estatores adicionales en realizaciones alternativas.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un estator 4 de un generador segun una realizacion de la invencion. El estator 4 comprende cuatro marcos de estator 7, teniendo cada uno tres subunidades 8 montadas en el mismo, estando dispuestas las subunidades 8 una junto a la otra. Cada subunidad 8 comprende dos modulos de generacion de flujo 9 dispuestos de manera opuesta y separados entre sf, definiendo de este modo un paso entre los mismos, a traves del que puede pasar un rotor (no mostrado) durante el funcionamiento normal del generador. El rotor porta imanes permanentes, electroimanes, o algun otro material o componente activo disenado para interaccionar con los modulos de generacion de flujo 9 para generar corriente electrica. Espedficamente, se mantiene un espacio de aire entre el rotor y cada modulo de generacion de flujo 9. A medida que el material activo del rotor pasa por los modulos de generacion de flujo 9, el flujo se mueve a traves del espacio de aire. Este flujo en movimiento induce una corriente en los devanados montados cerca de los modulos de generacion de flujo 9.
Los modulos de generacion de flujo 9 estan montados cada uno en una parte de soporte de estator 10, y para cada subunidad 8, dos partes de soporte de estator 10 estan conectadas entre sf por medio de una conexion articulada 11, permitiendo de este modo que las partes de soporte de estator 10 y los modulos de generacion de flujo 9 montados en la misma se muevan unos en relacion con otros por medio de la conexion articulada 11. Esto se describira en mas detalle a continuacion con referencia a la figura 3.
Las subunidades 8 estan montadas en el marco de estator 7 de tal manera que pueden moverse unas en relacion con otras a lo largo de una direccion que es sustancialmente transversal a la direccion de movimiento del rotor durante el funcionamiento normal del generador, es decir en una direccion hacia o alejandose del paso definido entre los modulos de generacion de flujo 9. Por tanto, en el caso de que esten presentes pequenas irregularidades en el rotor (por ejemplo, debido a deflexiones, tolerancias de mecanizado, etc.), o aparecen otras variaciones en los espacios de aire entre el rotor y los modulos de generacion de flujo 9, tales irregularidades o variaciones pueden compensarse por una subunidad 8 que se mueve ligeramente en relacion con una subunidad adyacente 8, sin afectar a la subunidad adyacente 8. Esto ayuda a mantener un espacio de aire uniforme y sustancialmente constante entre el rotor 3 y cada uno de los modulos de generacion de flujo 9. Los movimientos transversales de las subunidades 8 estan proporcionados de manera pasiva debido a las propiedades intrmsecas, tales como propiedades del material, diseno geometrico, etc., de los marcos de estator 7 y/o las partes de soporte de estator 10. Los marcos de estator 7 y las partes de soporte de estator 10 en combinacion forman o forman parte de una estructura de soporte de estator.
Cada subunidad 8 esta dotada ademas de ocho unidades de cojinete 12 en forma de cojinetes lubricados por aire. Debe observarse que el numero y la ubicacion de las unidades de cojinete 12 pueden variar. En la figura 2, las unidades de cojinete 12 de cada subunidad 8 estan dispuestas por encima y por debajo de los modulos de generacion de flujo 9. Esto se describira en mas detalle a continuacion.
Los marcos de estator 7 y/o las partes de soporte de estator 10 pueden definir una fuerza de resorte precargado que actua contra las fuerzas magneticas que aparecen entre el rotor y los modulos de generacion de flujo 9 durante el funcionamiento del generador. En este caso, la fuerza de resorte precargado contrarresta la mayona de las fluctuaciones en el espacio de aire, y las unidades de cojinete 12 solo tienen que ocuparse de cargas 'extremas', ayudando de este modo a mantener un espacio de aire uniforme y constante.
La figura 3 muestra el estator 4 de la figura 2 en mas detalle. En la figura 3, una de las partes de soporte de estator 10 de una de las subunidades 8 se ha movido en relacion con la otra parte de soporte de estator 10 de aquella subunidad 8, por medio de la conexion articulada 11. Por tanto, una de las partes de soporte de estator 10, y de este modo los modulos de generacion de flujo 9 montados en la misma, se ha rotado alejandose del paso a traves del que pasa el rotor durante el funcionamiento normal del generador. De este modo, es posible obtener acceso a una
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region entre el rotor y los modulos de generacion de flujo 9. Esto permite que se pueda realizar facilmente un servicio de mantenimiento en piezas en esta region del generador, por ejemplo en los modulos de generacion de flujo 9, las unidades de cojinete 12 y/o el rotor. Un metodo para realizar un servicio de mantenimiento en un generador que comprende el estator 4 de las figuras 2 y 3 puede realizarse de la siguiente manera. Inicialmente, una de las partes de soporte de estator 10 (“primera” parte de soporte de estator) se fija independientemente de la otra parte de soporte de estator 10 en la misma subunidad 8 (“segunda” parte de soporte de estator), por ejemplo uniendo la parte de soporte de estator 10 a una subunidad adyacente 8, impidiendo de este modo que la parte de soporte de estator 10 se mueva por medio de la conexion articulada 11. Entonces, se libera una conexion de perno (no mostrada) entre las dos partes de soporte de estator 10 de la subunidad 8, permitiendo de este modo el movimiento relativo entre las partes de soporte de estator 10. Por consiguiente, la segunda parte de soporte de estator 10, junto con el modulo de generacion de flujo 9 montado en la misma, se mueve por medio de la conexion articulada 11 a la posicion mostrada en la figura 3. En este punto, es posible realizar mantenimiento o servicio de mantenimiento en el generador en la region entre el rotor y los modulos de generacion de flujo 9, tal como se
describio anteriormente. Cuando se ha completado el servicio de mantenimiento, la segunda parte de soporte de
estator 10 se retorna a su posicion de funcionamiento mostrada en la figura 2, por medio de la conexion articulada 11. Entonces, se restablece la conexion de perno entre las partes de soporte de estator 10, y se libera la fijacion de la primera parte de soporte de estator 10. Entonces, el generador esta listo de nuevo para el funcionamiento normal.
La figura 4 muestra otro detalle del estator 4 de la figura 2. En la figura 4 la conexion articulada 11 es visible.
La figura 5 es una vista en seccion transversal de un generador 5 que comprende el estator 4 de la figura 2. En la figura 5, el rotor 3 esta dispuesto en el paso definido entre los modulos de generacion de flujo 9 del estator 4.
Tambien es evidente a partir de la figura 5 que el espacio de aire definido entre el rotor 3 y los modulos de
generacion de flujo 9 es muy pequeno.
En la figura 5, la forma de las partes de soporte de estator 10 puede verse de manera evidente. Cada parte de soporte de estator 10 tiene una forma curvada. El grosor del material es el mayor en la posicion en la que las partes de soporte de estator 10 estan montadas en el marco de estator 7, y disminuye gradualmente a lo largo de la forma curvada en una direccion alejandose del punto de montaje. De este modo, las partes de soporte de estator 10 son mas flexibles en una posicion cercana a los modulos de generacion de flujo 9 que en una posicion cercana al marco de estator 7. Ademas, la forma curvada esta disenada de manera que minimiza la tension introducida en la parte de soporte de estator 10 durante el funcionamiento del generador. La forma de la parte de soporte de estator 10 esta cuidadosamente seleccionada de tal manera que se proporciona una fuerza de resorte precargado que actua contra las fuerzas magneticas que aparecen entre el rotor y los modulos de generacion de flujo 9. Mas particularmente, las fuerzas magneticas que aparecen entre el rotor 3 y los modulos de generacion de flujo 9 tenderan a tirar de los modulos de generacion de flujo 9 hacia el rotor 3. La forma de la parte de soporte de estator 10 esta disenada de tal manera que esta se contrarresta de manera automatica y pasiva por la parte de soporte de estator 10.
Los modulos de generacion de flujo 9 estan montados en las partes de soporte de estator 10 de tal manera que un punto de contacto entre una parte de soporte de estator 10 y el modulo de generacion de flujo 9 correspondiente esta colocado sustancialmente a medio camino entre un borde superior y un borde inferior del modulo de generacion de flujo 9, es decir aproximadamente en una region central del modulo de generacion de flujo 9. Ademas, la forma de la parte de soporte de estator 10 cerca de este punto de contacto esta disenada de tal manera que las fuerzas transferidas entre la parte de soporte de estator 10 y el modulo de generacion de flujo 9 se transfieren a lo largo de una direccion que es sustancialmente perpendicular a una direccion radial definida por el rotor 3, asf como a la direccion de movimiento del rotor 3. De este modo, se obtiene que las fuerzas transferidas entre la parte de soporte de estator 10 y el modulo de generacion de flujo 9 no tenderan a 'inclinar' el modulo de generacion de flujo 9, que de otro modo puede crear una variacion en el tamano del espacio de aire definido entre el rotor 3 y el modulo de generacion de flujo 9 a lo largo de la direccion radial. En su lugar, se garantiza que la totalidad del modulo de generacion de flujo 9 se mueve sustancialmente a lo largo de una direccion hacia o alejandose del rotor 3, garantizando de este modo un espacio de aire uniforme entre el rotor 3 y los modulos de generacion de flujo 9.
Cuatro unidades de cojinete 12 son visibles en la figura 5. Cada unidad de cojinete 12 incluye un cuerpo 16 que define una cavidad 14 con un extremo abierto que esta orientado hacia el rotor 3. Una fuente de fluido presurizado (no mostrada) esta conectada a cada unidad de cojinete 12, cuyos cuerpos 16 dirigen el fluido contra el rotor 3, creando de este modo una pelfcula lubricante entre las cavidades 14 y el rotor 3. La pelfcula lubricante ayuda a mantener un espacio de aire uniforme entre el material activo del rotor 3 y los modulos de generacion de flujo 9. En las unidades de cojinete 12 mostradas en las figuras 2-5, la cavidad 14 de cada unidad de cojinete 12 esta conectada de manera fija a un paso de fluido 13 que grna fluido presurizado desde la fuente de fluido presurizado hasta la cavidad 14.
La figura 6 es una vista en seccion transversal de una unidad de cojinete 12 para su uso en un generador segun una realizacion alternativa de la invencion. La unidad de cojinete 12 mostrada en la figura 6 difiere de las unidades de cojinete 12 mostradas en las figuras 2-5. Sin embargo, debe observarse que la unidad de cojinete 12 mostrada en la figura 6 puede usarse tambien en el generador mostrado en las figuras 2-5. Numeros de referencia similares se usan para referirse a elementos correspondientes.
La unidad de cojinete 12 de la figura 6 comprende una parte de boquilla 15 que define un paso de fluido 13 que puede conectarse a una fuente de fluido presurizado (no mostrada). La unidad de cojinete 12 comprende ademas un cuerpo 16 que define una cavidad 14, teniendo la cavidad 14 un extremo abierto que esta adaptado para disponerse de tal manera que esta orientado hacia un rotor. El cuerpo 16 esta conectado de manera pivotante con la parte de 5 boquilla 15 por medio de una conexion pivotante 17. Esto permite que el cuerpo 16 realice movimientos pivotantes en relacion con la parte de boquilla 15.
La unidad de cojinete 12 de la figura 6 funciona de la siguiente manera. Se recibe fluido presurizado en el paso de fluido 13 de la parte de boquilla 15 y se grna hacia la conexion pivotante 17 y al interior de la cavidad 14 del cuerpo
16. En la conexion pivotante 17 el paso de fluido es muy estrecho, y por tanto el flujo de fluido esta restringido en 10 este punto. Por consiguiente, la presion del fluido aumenta significativamente cuando alcanza la conexion pivotante
17. El cuerpo 16 tiene una forma sustancialmente conica hacia el extremo abierto. Por tanto, el area de seccion transversal del cuerpo 16 aumenta a lo largo de una direccion hacia el extremo abierto. Por consiguiente, la presion del fluido disminuye a medida que se mueve a lo largo de esta direccion al interior de la cavidad 14.
Cuando el fluido alcanza el extremo abierto de la cavidad 14, se forma una pelfcula lubricante en el extremo abierto. 15 Cuando la unidad de cojinete 12 esta montada en un estator y dispuesta de manera adyacente a un rotor tal como se describio anteriormente, la pelfcula lubricante forma una superficie de cojinete hacia el rotor, y ayuda a mantener un espacio de aire sustancialmente uniforme y constante entre el rotor y el estator, tal como se describio anteriormente. La periferia del cuerpo 16 forma una superficie de deslizamiento, que tiene preferiblemente una superficie de friccion baja que esta orientada hacia el rotor 3, tal como se describio anteriormente.
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Claims (11)

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45 14.
REIVINDICACIONES
Generador (5) para una turbina eolica (1), siendo el generador un generador de flujo axial y comprendiendo el generador:
un rotor (3) configurado para rotar alrededor de un eje de rotacion,
al menos un estator (4) dispuesto al lado del rotor, comprendiendo cada estator al menos un modulo de generacion de flujo (9) que esta orientado hacia el rotor pero separado del mismo, formando de este modo un espacio de aire entre el rotor y cada modulo de generacion de flujo, extendiendose dicho espacio de aire sustancialmente paralelo al eje de rotacion del rotor, y al menos una unidad de cojinete (12),
caracterizado porque
cada unidad de cojinete comprende un cuerpo (16) que define una cavidad (14) con un extremo abierto que esta orientado hacia el rotor, y
una fuente de fluido presurizado que se comunica con cada unidad de cojinete, en el que el cuerpo de cada unidad de cojinete dirige el fluido hacia el rotor para ayudar a mantener el espacio de aire entre el rotor y cada modulo de generacion de flujo,
en el que las unidades de cojinete (12) estan dispuestas por encima y por debajo de los modulos de generacion de flujo (9).
Generador segun la reivindicacion 1, en el que cada estator comprende un primer modulo de generacion de flujo y un segundo modulo de generacion de flujo dispuestos en lados opuestos del rotor.
Generador segun la reivindicacion 1 o 2, en el que cada estator comprende una primera unidad de cojinete y una segunda unidad de cojinete dispuestas en lados opuestos del rotor.
Generador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo de cada unidad de cojinete comprende ademas una superficie de deslizamiento que rodea al menos parcialmente el extremo abierto de la cavidad y esta orientada hacia el rotor.
Generador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de fluido presurizado esta configurada para suministrar un fluido gaseoso.
Generador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada unidad de cojinete comprende ademas una parte de boquilla (15) acoplada al cuerpo, comprendiendo la parte de boquilla un paso (13) configurado para recibir fluido presurizado de la fuente de fluido y dirigirlo a la cavidad del cuerpo.
Generador segun la reivindicacion 6, en el que, para al menos una unidad de cojinete, la parte de boquilla o el acoplamiento entre la parte de boquilla y el cuerpo define una parte de restriccion de flujo.
Generador segun la reivindicacion 6 o 7, en el que el cuerpo de al menos una unidad de cojinete esta conectado de manera pivotante con la parte de boquilla asociada.
Generador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cavidad definida por el cuerpo de al menos una unidad de cojinete tiene un area en seccion transversal que aumenta a lo largo de una direccion hacia el rotor.
Generador segun la reivindicacion 9, en el que la cavidad definida por el cuerpo de al menos una unidad de cojinete tiene una forma sustancialmente conica.
Generador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el generador comprende al menos dos estatores dispuestos a lo largo de segmentos angulares separados del rotor.
Turbina eolica (1) que comprende al menos un generador (5) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
Turbina eolica segun la reivindicacion 12, comprendiendo la turbina eolica dos generadores segun cualquiera de las reivindicaciones 1-11, estando montados los rotores de dichos generadores en un arbol de rotacion comun.
Turbina eolica segun la reivindicacion 12 o 13, en la que el/los rotor(es) del/de los generador(es) esta(n) conectado(s) a un conjunto de palas de turbina eolica (6).
Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 12-14, siendo la turbina eolica una turbina eolica de eje horizontal.
Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 12-15, en la que el generador es un generador de accionamiento directo.
ES11700019.0T 2011-01-05 2011-01-05 Generador de turbina eólica con unidades de cojinete con película lubricante Active ES2622517T3 (es)

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