ES2831250T3

ES2831250T3 - Estator y módulos de dientes de estator para máquinas eléctricas

Info

Publication number: ES2831250T3
Application number: ES08169009T
Authority: ES
Inventors: Patrick Lee Jansen; Ronghai Qu; Aniruddha D Gadre
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2028-11-13
Also published as: DK2066005T3; CN101447702A; CN101447702B; EP2066005A2; EP2066005B1; US20090140526A1; EP2066005A3; US7839049B2

Abstract

Una máquina eléctrica (10) que comprende: un rotor (16); y un estator (22) que comprende una pluralidad de módulos (40) de dientes de estator y configurado para flujo de flujo magnético radial, comprendiendo dichos módulos (40) de dientes de estator al menos una placa de extremo (39), en la que al menos una de dicha al menos una placa de extremo (39) tiene una placa central para montar en una pila de laminación (30) y extensiones (42) para montar en un bastidor (50) de estator; en la que dicho estator (22) está dispuesto concéntricamente en relación con dicho rotor (16) de dicha máquina eléctrica, y cada uno de dichos módulos (40) de dientes de estator está asegurado al bastidor (50) de estator mediante respectivas extensiones (42) y medios de fijación (34), en la que cada extensión (42) comprende una primera parte de extensión que se extiende perpendicularmente alejándose de dicha placa central y alejándose de dicha pila de laminación (30), una segunda parte de extensión que se extiende desde un extremo de la primera parte de extensión en una dirección paralela desplazada respecto a dicha placa central de dicha al menos una placa de extremo (39), y al menos un orificio (44) en dicha segunda parte de extensión para fijar el módulo (40) de dientes de estator al bastidor (50) de estator.

Description

DESCRIPCIÓN

Estator y módulos de dientes de estator para máquinas eléctricas

[0001] La invención se refiere en general a máquinas eléctricas de flujo radial y, más específicamente, a una máquina eléctrica con un estator que tiene dientes de estator modulares.

[0002] Las máquinas eléctricas, es decir, generadores y motores, son dispositivos que transforman la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa. Las máquinas eléctricas para la generación, transmisión y distribución de energía proporcionan energía para los requisitos industriales, comerciales y residenciales. Por ejemplo, las turbinas eólicas se usan para convertir la energía cinética del viento en energía mecánica. Esta energía mecánica puede usarse para tareas específicas (tales como moler granos o bombear agua) o un generador puede convertir esta energía mecánica en electricidad. Una turbina eólica generalmente incluye un mecanismo aerodinámico para convertir el movimiento del aire en un movimiento mecánico, que a continuación se convierte con un generador en energía eléctrica.

[0003] La mayoría de las turbinas eólicas disponibles comercialmente utilizan trenes de accionamiento por engranajes para conectar las palas de la turbina a los generadores eólicos. El viento hace girar las palas de la turbina, que hacen girar un árbol, que alimenta a una caja de cambios y a continuación se conecta a un generador eólico y genera electricidad. El accionamiento por engranajes tiene como objetivo aumentar la velocidad del movimiento mecánico. El inconveniente de un accionamiento por engranajes es que reduce la fiabilidad de la turbina eólica y aumenta el ruido y el coste de la turbina eólica.

[0004] También están disponibles comercialmente algunas turbinas eólicas que utilizan generadores de accionamiento directo. Debido al funcionamiento a baja velocidad (debido a la ausencia de una caja de cambios), estos generadores tienden a tener un diámetro muy grande. Los grandes diámetros de los generadores de accionamiento directo presentan enormes desafíos de transporte y montaje, tanto en las fábricas como en los lugares de instalación de las turbinas eólicas. A medida que la industria de las turbinas eólicas madura y la tecnología mejora, se requerirá una mayor potencia nominal para continuar el empuje a la baja en el coste de la energía. Se espera que la potencia nominal estándar para las turbinas terrestres sea de 3 MW o más en los próximos años, y se espera que las turbinas marinas sean de 5 MW o más.

[0005] Para que las turbinas eólicas evolucionen a potencia nominal más alta, los enfoques convencionales típicamente incluyen un aumento en el diámetro del generador de accionamiento directo o la longitud axial (pila). Se prefiere aumentar el diámetro desde una perspectiva puramente electromagnética del generador, pero no es atractivo desde las perspectivas de transporte, bastidor y montaje, especialmente para turbinas terrestres. El aumento de la longitud axial de los generadores, mientras se mantiene el diámetro en menos de aproximadamente 4 metros, alivia el problema del transporte terrestre, pero da como resultado estructuras de bastidor complejas y costosas con longitudes axiales largas.

[0006] En algunas configuraciones de accionamiento directo de dos lados, el estator se fija mediante pernos a través de los orificios de la culata del estator (por ejemplo, véase la patente de EE. UU. n.° 7.154.192). La culata del estator es útil, por razones mecánicas, para unir mecánicamente todos los polos y para fijar todo el estator a un bastidor. El inconveniente de estas configuraciones es que la culata del estator añade más masa de material al estator y ocupa espacio adicional, de modo que el diámetro del entrehierro interno se reduce debido al diámetro exterior total limitado del generador. El generador resultante es pesado y caro y requiere costosos procedimientos de refrigeración.

[0007] El documento US 598 657 A se refiere a un dínamo de corriente alterna que incluye un imán de campo giratorio, que está enclavado de forma segura a un árbol. La dinamo de corriente alterna incluye además secciones de núcleo dispuestas circunferencialmente y unidas a un armazón o carcasa de soporte externa. Una sección de núcleo se apoya en la carcasa externa tanto en la parte delantera como en la trasera. En la parte delantera se proporciona una placa de extremo con dos orejetas, a través de las cuales pasan tornillos o espárragos para asegurar la sección a una brida frontal de la carcasa de soporte.

[0008] Por consiguiente, existe la necesidad de configuraciones de estator que den como resultado un tamaño total más pequeño para generadores/motores, que requieran menos material y técnicas de refrigeración menos costosas, sin comprometer la potencia nominal.

[0009] Por consiguiente, se proporciona la presente invención, definida por las reivindicaciones adjuntas.

[0010] Diversas características, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en los que:

La FIG. 1 ilustra una vista en sección de una turbina eólica que incluye un generador de imán permanente (PM) de dos lados de accionamiento directo ejemplar, según un modo de realización;

La FIG. 2 ilustra una vista del extremo frontal en perspectiva del generador de imanes permanentes (PM) de dos lados de accionamiento directo de la FIG. 1 con estator sin culata;

La FIG. 3 ilustra una vista del extremo posterior en perspectiva del generador de imanes permanentes (PM) de dos lados de accionamiento directo de la FIG. 1 con estator sin culata;

La FIG. 4a ilustra una vista despiezada de un modo de realización ejemplar para el estator sin culata de la FIG. 2 y la FIG. 3 con una pila de laminación modular;

La FIG. 4b ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización ejemplar para el estator sin culata de la FIG. 2 y la FIG. 3 con una pila de laminación modular;

La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización ejemplar de un conjunto de estator que está parcialmente poblado con módulos de dientes de estator;

La FIG. 6 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización ejemplar de un conjunto de estator mostrado completamente poblado con módulos de dientes de estator;

La FIG. 7 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización ejemplar que muestra el lado de conexión de un conjunto de estator;

La FIG. 8 ilustra otro modo de realización ejemplar del módulo de dientes de estator que incorpora una camisa de refrigeración;

La FIG. 9 ilustra una vista en sección transversal de un modo de realización ejemplar de una máquina eléctrica en una configuración de dos lados;

La FIG. 10 ilustra una vista en sección transversal de otro modo de realización ejemplar de una máquina eléctrica en una configuración de un solo lado;

La FIG. 11 ilustra una vista en sección transversal de otro modo de realización ejemplar de una máquina eléctrica en una configuración de un solo lado que tiene salientes de dientes de estator extendidos;

La FIG. 12 ilustra una vista en sección transversal de otro modo de realización ejemplar de una máquina eléctrica en una configuración de un solo lado que tiene salientes de dientes de estator extendidos y un rotor de imán permanente montado en la superficie;

La FIG. 13 ilustra una vista en perspectiva de otro modo de realización ejemplar de un módulo de dientes de estator que tiene un soporte de refuerzo ubicado en el lado opuesto al soporte de montaje del bastidor de estator.

[0011] La presente invención incluye diferentes modos de realización para máquinas eléctricas de un solo lado o dos lados de polo modular con estatores sin culata (sin “yugo” o “yoke") que son particularmente útiles para turbinas eólicas de transmisión directa o de velocidad media y motores de propulsión de barcos. Las diferentes configuraciones para turbinas eólicas descritas a continuación en el presente documento se basan en máquinas eléctricas de imán permanente, de flujo radial, de dos lados o de un solo lado. Aunque las máquinas de imán permanente (PM) se describen y muestran con fines ilustrativos, se pueden usar de forma alternativa otras máquinas eléctricas tales como máquinas síncronas de campo bobinado o máquinas de reluctancia conmutadas o síncronas. Estas configuraciones contribuyen a lograr turbinas eólicas rentables de mayor potencia nominal (más de 2,0 MW) y son especialmente ventajosas para aplicaciones terrestres donde el diámetro exterior puede verse restringido por limitaciones de transporte. Aunque se establecen específicamente niveles de potencia superiores a 2,5 MW, esta invención es igualmente aplicable y puede ser igual de beneficiosa para turbinas eólicas de todos los tamaños, incluidas las turbinas eólicas de tamaño pequeño-mediano en el intervalo de 50 kW a 500 kW y las turbinas eólicas más grandes de 3 MW y más.

[0012] Pasando ahora a las figuras, la FIG. 1 es una representación esquemática de una vista en sección de una turbina eólica 10 como una máquina eléctrica ejemplar. La turbina eólica 10 incluye una góndola 12 y un modo de realización ejemplar de un generador de PM 14 de dos lados de accionamiento directo. El generador de PM 14 de la turbina eólica 10 puede incluir al menos dos entrehierros concéntricos (no mostrados en la FIG. 1 y analizados más adelante con referencia a la FIG. 2), convirtiendo así efectivamente el generador de PM 14 en dos generadores concéntricos. Por tanto, los expertos en la técnica apreciarán que, para la misma envolvente total definida por el diámetro exterior y la longitud axial, el generador de PM 14 puede producir considerablemente más potencia de salida que un generador de un solo lado. En la práctica, por lo tanto, un generador de un solo lado de 2 MW podría ser reemplazado por un generador de dos lados capaz de producir de 3 MW a 3,6 MW para el mismo diámetro total y longitud axial. De manera equivalente, un generador de PM de un solo lado de 3 MW con un diámetro de 6 metros podría ser reemplazado por un generador de dos lados de la misma longitud axial con solo un diámetro de 4,3 metros, permitiendo así el transporte terrestre de todo el generador como una sola unidad. La configuración sin culata de estos generadores logra turbinas eólicas rentables de mayor potencia nominal (más de 2,5 MW) basadas en generadores de accionamiento directo que tienen una envolvente física deseable.

[0013] Haciendo referencia de nuevo a la FIG. 1, el generador de PM 14 está montado en un bastidor 110 principal de la góndola mediante un conjunto 112 de árbol principal y cojinete. El bastidor 110 principal de la góndola está montado además en una torre 140 a través de un sistema de accionamiento por engranajes y cojinete de guiñada convencional (no mostrado). A continuación, se describen características más detalladas del generador de PM 14 con referencia a la FIG. 2. Un cubo 116 de pala de rotor conecta las palas 118 de rotor de turbina eólica al generador de PM 14. Una cubierta 120 del cubo de rotor contiene las palas 118 de rotor de la turbina eólica y otros componentes del rotor de turbina. También se proporciona una cubierta 122 de góndola y típicamente protege los componentes dentro de la góndola del medio ambiente (por ejemplo, viento, lluvia, nieve, etc.).

[0014] Las FIGS. 2 y 3 ilustran las vistas del extremo delantero y del extremo trasero, respectivamente, de un modo de realización del generador 14 de turbina eólica de polo modular. El generador 14 de las FIGS. 2 y 3, incluye un rotor 16 con una parte 18 de rotor interno y una parte 20 de rotor externo, y un estator 22 de dos lados sin culata. El estator 22 sin culata también está dispuesto concéntricamente entre la parte 18 de rotor interno y la parte 20 de rotor externo del generador 14 de turbina eólica. El culata o hierro trasero de un estator en una máquina convencional es la sección de acero del núcleo que está diseñada para transportar el componente circunferencial de flujo magnético que une los dientes de estator. Se ve que el estator 22 sin culata no tiene culata o sección de hierro trasero, por lo tanto, las partes 18 y 20 de rotor interno y externo están diseñadas para portar el componente circunferencial del flujo magnético que une los dientes de estator. El generador 14 comprende además un bastidor 50 de estator (mostrado en la FIG. 5). El estator 22 sin culata está dispuesto entre dos partes 18, 20 de rotor giratorio dentro y fuera del estator, respectivamente. Las partes de rotor 18, 20 se muestran como, pero sin limitarse a, rotores de imán permanente.

[0015] Las FIGS. 4a y 4b muestran una vista de un módulo 40 de dientes de estator para el estator 22 sin culata y su vista despiezada. El estator 22 incluye múltiples módulos 40 de dientes de estator, en los que una o más bobinas 32 están enrolladas alrededor de una respectiva pila de laminación modular 30. En algunos modos de realización, puede ser deseable tener una capa de aislamiento de pared-tierra entre la bobina 32 de estator y la pila de laminación 30. Las bobinas 32 pueden tener uno o más cables 33 que se extienden hacia afuera desde la bobina y más allá de la extensión 42. En un modo de realización, cada módulo 40 de dientes de estator respectivo, como se muestra en la FIG. 4a, incluye pernos de compresión de pila 34 y tuercas para comprimir la pila de laminación modular respectiva 30, y un cable conductor preaislado 32. Los pernos de compresión 34 de la pila y las tuercas pueden ser preferentemente de un material no ferromagnético tal como acero inoxidable de la serie 300 o acero al carbono con una capa eléctricamente aislante. En un modo de realización específico, cada módulo 40 de dientes de estator incluye una pila de laminación 30 en forma de I. Aunque se muestran dos pernos 34 en la FIG. 4, se pueden usar pernos adicionales para cada pila de laminación 30 para aumentar la rigidez mecánica dependiendo de los requisitos del sistema.

[0016] El módulo 40 de dientes de estator incluye además placas de extremo 38 y 39 como se muestra en la FIG. 4a, y se pueden usar pernos (no mostrados) u otros medios de fijación para unir la placa de extremo 39 y el módulo 40 de dientes de estator respectivo al bastidor 50 de estator. Las placas de extremo 38, 39 pueden tener una forma similar a la pila de laminación 30 y, en algunos modos de realización, tener dimensiones ligeramente más pequeñas que la pila de laminación 30. Las dimensiones ligeramente más pequeñas permitirían que los bordes de las placas de extremo 38, 39 queden rehundidos respecto a la pila de laminación y podrían resultar beneficiosas en las superficies del entrehierro. Las placas de extremo 38, 39 pueden tener orificios coincidentes con respecto a la pila de laminación 30. La placa de extremo 39 incluye extensiones 42 con orificios 44 integrales que se pueden usar, con fijadores adecuados (por ejemplo, pernos) para fijar el módulo 40 de dientes de estator al bastidor 50 de estator. En el modo de realización ilustrado en las FIGS. 4a y 4b, una extensión 42 tiene un orificio 44, pero podría usarse más de un orificio por extensión. Por ejemplo, se podrían colocar dos o más orificios en cada extensión 42 para su uso en la fijación (mediante pernos u otros fijadores adecuados) de la placa de extremo 39 al bastidor 50 de estator. Cada módulo 40 de dientes de estator puede someterse a una impregnación a presión de vacío (VPI) de resina aislante adecuada común a las máquinas eléctricas grandes antes del montaje. Las placas de extremo 38, 39 se pueden estampar o cortar, y luego se pueden moldear a presión a partir de láminas, placas o barras de un material no ferromagnético tal como el acero inoxidable de la serie 300 o un material ferromagnético tal como el acero al carbono o el acero de baja aleación. De forma alternativa, las placas de extremo 38, 39 se pueden fundir a partir de hierro dúctil.

[0017] La FIG. 5 ilustra un modo de realización de un bastidor 50 de estator parcialmente poblado con módulos 40 de dientes de estator. El bastidor 50 de estator puede fabricarse de acero o fundición dúctil u otros materiales adecuados. Una serie de orificios 52 están dispuestos en un patrón circunferencial y forman ventanas para cables, así como pasajes para el flujo de aire axial opcional para refrigeración. Los cables 33 de la bobina 32 de estator pueden pasar a través de estas ventanas u orificios 52. Los cables pueden extenderse a través de estas ventanas y permitir que se realice la conexión en el lado "trasero" del bastidor 50 de estator. Si las placas de extremo 39 son de un material ferromagnético, entonces preferentemente uno o más anillos espaciadores 54 pueden ubicarse concéntricamente con el bastidor 50 de estator para evitar que circule un flujo magnético sustancial a través del bastidor 50. Los anillos espaciadores 54 pueden estar formados de material no ferromagnético (por ejemplo, acero inoxidable, aluminio, plástico reforzado con fibra) y tener orificios alineados con los orificios 44 ubicados en las extensiones 42 del módulo de dientes de estator de modo que los módulos 40 de dientes de estator puedan unirse rígidamente al bastidor 50 de estator. En un modo de realización, los pernos de montaje (no mostrados) pueden estar formados de material no ferromagnético y pueden usarse para unir módulos 40 de dientes de estator a través de anillos espaciadores 54 al bastidor 50 de estator. Si las placas de extremo 39 y/o el bastidor 50 de estator son de un material no ferromagnético, entonces puede que no se requieran uno o más anillos espaciadores 54.

[0018] La FIG. 6 ilustra un modo de realización de un estator 22 completo para una máquina de dos lados. El estator 22 podría opcionalmente estar encapsulado en una resina (por ejemplo, epoxi) para aumentar aún más la rigidez mecánica del conjunto de módulo de dientes de estator. En este caso, se podrían usar espaciadores temporales (no mostrados) para mantener espacios entre bobinas adyacentes para permitir el flujo de aire de refrigeración si se desea. El estator 22 también podría sufrir una impregnación a presión de vacío global (es decir, VPI) para aumentar aún más el sellado ambiental y la integridad del sistema de aislamiento del devanado del estator, especialmente en las conexiones de los extremos.

[0019] La FIG. 7 ilustra el lado "trasero" o el lado de conexión del estator 22 con un ejemplo de una carcasa de bastidor. Las conexiones de la bobina, a través de los cables 33, se pueden realizar mediante soldadura fuerte (u otros procedimientos adecuados) a una combinación de los mismos y anillos de cobre (no mostrados) particulares al número de fases, polos y circuitos deseados o requeridos por la aplicación específica. En el modo de realización mostrado en la FIG. 7, el estator 22 tiene 36 módulos 40 de dientes de estator y se usaría preferentemente junto con un rotor de 24 polos para proporcionar V ranuras por polo por fase. Una máquina eléctrica más grande y/o más lenta puede tener más polos y módulos de dientes de estator, por ejemplo, para una configuración de V ranuras por polo por fase, una máquina eléctrica puede tener 96 ranuras (módulos de dientes de estator), 64 polos y 3 fases. Los modos de realización alternativos pueden incluir, pero no se limitan a, 2/5 ranuras por polo por fase (por ejemplo, 96 ranuras (módulos de dientes de estator), 80 polos y 3 fases) y 2/7 ranuras por polo por fase (por ejemplo, 96 ranuras (módulos de dientes de estator), 112 polos y 3 fases).

[0020] La FIG. 8 ilustra un módulo de bobina de dientes de estator que tiene refrigeración por camisa de agua. En un modo de realización, la camisa de agua 82 puede comprender una tubería de cobre que se enrolla alrededor de la bobina 32 de estator aislada. La tubería de cobre podría enrollarse en una sola espiral, una espiral paralela u otras configuraciones. En la configuración en espiral paralela, el punto medio de la tubería de cobre podría doblarse 180 grados de modo que los extremos 84 de entrada y salida de la tubería sean adyacentes y paralelos entre sí. El enrollamiento en espiral de la tubería alrededor de la bobina de estator podría comenzar en el punto medio. Una ventaja de este enfoque es que se reducen los voltajes inducidos a lo largo de la tubería de cobre. El medio de refrigeración térmica que circula en la camisa 82 podría ser agua, anticongelante, una mezcla de agua/anticongelante o cualquier otro fluido refrigerante adecuado.

[0021] Las FIGS. 9-12 ilustran vistas en sección transversal parciales de varios modos de realización de la presente invención que tienen configuraciones de rotor alternativas. Cada uno de estos modos de realización se puede usar o no con la refrigeración por camisa de agua opcional (como se ilustra en la FIG. 8). La FIG. 9 ilustra una configuración de dos lados que tiene dos rotores de imán permanente interior (IPM) 92, 94 y dos entrehierros 96, 98. La FIG. 10 ilustra una configuración de un solo lado que tiene un solo rotor IPM 102 y un entrehierro 106. La culata del estator se puede formar a partir de una pila separada de laminaciones que se comprimen y atornillan, directa o indirectamente, al bastidor 50 de estator. El rotor 102 de la FIG. 10 podría estar ubicado en el interior o exterior (como se muestra) del estator. Aunque el estator (como se muestra en los modos de realización de las FIGS. 10-12) ya no es sin culata, aún se conservarían muchos de los beneficios de los módulos de dientes de estator.

[0022] La FIG. 11 ilustra una configuración de un solo lado que tiene un solo rotor IPM 1102 y un entrehierro 1106. La culata de estator se integra en el módulo de dientes de estator extendiendo los "salientes" de los dientes de modo que los módulos de dientes de estator adyacentes se acoplan aproximadamente a lo largo de una línea de interfaz radial con poco o ningún espacio libre. Los salientes 1104 de los dientes se extienden (en comparación con los modos de realización mostrados en las FIGS. 9 y 10) en la dirección radial para acomodar el flujo magnético que se comparte entre los dientes y que fluye en una dirección predominantemente circunferencial (indicada por 1107). La FIG. 12 ilustra una configuración de un solo lado similar a la mostrada en la FIG. 11. Sin embargo, el rotor 1202 es del tipo de imán permanente montado en la superficie, a diferencia del tipo de IPM mostrado en las FIGS. 9-11. En cualquiera de los modos de realización, los rotores podrían ser del tipo de montaje en superficie, del tipo de imán permanente interior o combinaciones de los mismos. Los rotores 1102 y 1202 de las FIGS. 11 y 12, respectivamente, podrían estar ubicados en el interior o exterior (como se muestra) del estator.

[0023] La FIG. 13 ilustra otro modo de realización del módulo de dientes de estator. En esta realización, la placa de extremo 38 (véanse las figuras 4a y 4b) se sustituye por la placa de extremo 1302. La placa de extremo 1302 está configurada de modo que un anillo de refuerzo (no mostrado) se pueda unir a sus extremos. Al igual que la placa de extremo 39, la placa de extremo 1302 se puede estampar o cortar preferentemente, y luego se puede moldear a presión a partir de láminas, placas o barras de un material no ferromagnético tal como el acero inoxidable de la serie 300 o un material ferromagnético tal como el acero al carbono o el acero de baja aleación. De forma alternativa, la placa de extremo 1302 se puede fundir, por ejemplo, a partir de hierro dúctil. El anillo de refuerzo se forma preferentemente de un material no ferromagnético y se puede unir con fijadores adecuados (por ejemplo, pernos no magnéticos) a través de orificios pasantes 1304. El anillo de refuerzo, a través de las placas de extremo 1302, impartiría rigidez circular, radial y circunferencial adicional al conjunto de estator. Esto podría permitir conjuntos de estator de mayor longitud de pila axial y/o mayor número de ranuras y polos. El anillo de refuerzo se puede unir mediante pernos aislados para evitar corrientes circulantes inducidas y preferentemente está formado de un material no ferromagnético para evitar flujo magnético circulante adicional (es decir, fugas) que podría unir las bobinas de estator. El anillo de refuerzo también puede ser de un material ferromagnético, tal como acero al carbono o de baja aleación, si la placa de extremo 1302 es de un material no ferromagnético y/o se colocan espaciadores no ferromagnéticos entre el anillo de refuerzo y la placa de extremo 1302.

[0024] En las diversas configuraciones de generador descritas en el presente documento, el estator modular sin culata da como resultado un generador más pequeño en comparación con un generador de dos lados con una culata de estator. Dado que se quita la culata del estator, el diámetro del entrehierro interno puede aumentarse para un diámetro externo del rotor externo constante dado. Por lo tanto, el rotor interno puede producir más par y potencia, lo que permite una pila más corta para un generador de energía dado. Y, por lo tanto, la longitud total del generador puede ser menor. En algunos modos de realización, se reducen los entrehierros equivalentes para los entrehierros interno y externo. Esto es ventajoso ya que para una densidad de flujo de entrehierro dada, se pueden usar imanes permanentes más delgados.

[0025] Si bien en el presente documento sólo se han ilustrado y descrito determinadas características de la invención, a los expertos en la técnica se les podrán ocurrir muchas modificaciones y cambios. Por lo tanto, debe entenderse que la invención está definida por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una máquina eléctrica (10) que comprende:

un rotor (16); y

un estator (22) que comprende una pluralidad de módulos (40) de dientes de estator y configurado para flujo de flujo magnético radial, comprendiendo dichos módulos (40) de dientes de estator al menos una placa de extremo (39), en la que al menos una de dicha al menos una placa de extremo (39) tiene una placa central para montar en una pila de laminación (30) y extensiones (42) para montar en un bastidor (50) de estator;

en la que dicho estator (22) está dispuesto concéntricamente en relación con dicho rotor (16) de dicha máquina eléctrica, y cada uno de dichos módulos (40) de dientes de estator está asegurado al bastidor (50) de estator mediante respectivas extensiones (42) y medios de fijación (34),

en la que cada extensión (42) comprende

una primera parte de extensión que se extiende perpendicularmente alejándose de dicha placa central y alejándose de dicha pila de laminación (30),

una segunda parte de extensión que se extiende desde un extremo de la primera parte de extensión en una dirección paralela desplazada respecto a dicha placa central de dicha al menos una placa de extremo (39), y

al menos un orificio (44) en dicha segunda parte de extensión para fijar el módulo (40) de dientes de estator al bastidor (50) de estator.

2. La máquina eléctrica (10) de la reivindicación 1, que comprende además:

una camisa de refrigeración (82) dispuesta alrededor de bobinas conductoras (32) de al menos uno de dichos módulos (40) de dientes de estator, portando dicha camisa de refrigeración (82) un medio de transferencia térmica para refrigerar dichos módulos (40) de dientes de estator.

3. La máquina eléctrica (10) de la reivindicación 2, en la que dicho medio de transferencia térmica es un líquido.

4. La máquina eléctrica (10) de cualquier reivindicación precedente, en la que dicho rotor (16) es un rotor de un solo lado que comprende un imán permanente (PM), y dicho imán permanente está ubicado en el interior o en la superficie de dicho rotor (16).

5. La máquina eléctrica (10) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además:

un rotor interno (18); y

un rotor externo (20);

dicho estator (22) situado entre dicho rotor interno (18) y dicho rotor externo (20),

en la que dicho estator (22) es un estator sin culata, y dicho rotor interno (18) y dicho rotor externo (20) están configurados para portar un componente circunferencial de flujo magnético que une dichos módulos (40) de dientes de estator.

6. La máquina eléctrica (10) de cualquier reivindicación precedente, en la que dicho rotor (16) es un rotor de dos lados que comprende un imán permanente (PM).

7. La máquina eléctrica (10) de cualquier reivindicación precedente, en la que dicho rotor (16) es un rotor de dos lados que comprende un imán permanente (PM), dicho imán permanente ubicado en la superficie de dicho rotor (16).

8. La máquina eléctrica (10) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además:

un medio de refuerzo (30) para aumentar la rigidez de dicho estator (22).

9. La máquina eléctrica (10) de la reivindicación 8, en la que dicho medio de refuerzo (30) está compuesto por un material resinoso que está configurado para encapsular dichos módulos (40) de dientes de estator.

10. La máquina eléctrica (10) de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en la que dicho medio de refuerzo (30) está compuesto por al menos un soporte (1302) unido a al menos algunos de dichos módulos (40) de dientes de estator y un anillo (54) que está configurado para fijarse a dicho al menos un soporte (1302), proporcionando dicho al menos un soporte (1302) y dicho anillo (54) mayor rigidez e inflexibilidad a dicho estator (22).