ES2909107T3 - Máquina de reluctancia síncrona - Google Patents

Abstract

Máquina de reluctancia síncrona 20), en particular un motor o un generador con una potencia superior a 300kW, con un estátor (1) y un rotor (3) separado por un entrehierro (19) y montado de forma giratoria alrededor de un eje (18) cuyas chapas, dispuestas consecutivamente en dirección axial, presentan cada una de ellas una estructura magnética anisotrópica que está formada por secciones de barrera de flujo y secciones de guía de flujo, y formando las secciones de barrera de flujo y las secciones de guía de flujo polos del rotor (3), formando estas secciones de barrera de flujo canales que discurren axialmente y permiten una corriente de aire axial, estando dividido el paquete de chapas del rotor (3) axialmente en al menos dos paquetes parciales de chapas (30,31,32,33), existiendo, observados en dirección circunferencial, en cada caso entre los polos en la zona del eje q, y observados axialmente entre los paquetes parciales de chapas (30,31,32,33), intersticios radiales de refrigeración (6) que permiten a al menos una parte de la corriente de aire axial una salida radial al entrehierro (19), caracterizada por que el intersticio radial de refrigeración (6) está formado entre al menos dos paquetes parciales de chapas del rotor (3) por elementos intermedios (7), siendo los elementos intermedios (7) magnéticamente conductores para llevar flujo magnético adicional en el rotor (3) para un aumento de la inductancia en el eje d, conteniendo los elementos intermedios (7) escotaduras como secciones de barrera de flujo que también conducen el aire en dirección axial a través del rotor (3).

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina de reluctancia síncrona

La invención se refiere a una máquina de reluctancia síncrona, en particular un motor o un generador de un aerogenerador con un estátor y un rotor, separado por un entrehierro y montado de manera giratoria alrededor de un eje, que presenta una estructura magnética anisotrópica que está formada por secciones de barrera de flujo dispuestas esencialmente de manera consecutiva en dirección axial.

La invención se refiere también a un aerogenerador con un generador realizado de esta manera.

Como máquinas dinamoeléctricas, es decir, motores o generadores con potencias de unos 100kW, por regla general se utilizan máquinas asíncronas con rotores de jaula de ardilla o máquinas síncronas. Sin embargo, estas máquinas presentan un rotor con una jaula de cortocircuito o un enrollado de polos cuya fabricación es compleja.

Las máquinas de esta clase de potencia requieren en general una refrigeración del rotor, ya que las pérdidas que se generan en él no pueden disiparse solo por convección. Así, la refrigeración del rotor se efectúa comúnmente mediante aire de refrigeración generado por autoventilación o ventilación forzada. Además, también el estátor de una máquina de este tipo debe ser abastecido en toda la longitud axial de manera uniforme con aire de refrigeración. A menudo se requiere un alto factor de potencia para estas máquinas descritas anteriormente para minimizar la proporción reactiva que debe estar disponible para el funcionamiento de la máquina.

Para las máquinas dinamoeléctricas de esta clase de potencia, se distinguen esencialmente dos tipos de refrigeración primaria con aire. Por un lado, hay máquinas que solo son recorridas por aire en dirección axial como se describe esto, por ejemplo, en el documento DE 102009051651 B4. En este documento, se combina un circuito de este tipo con una refrigeración por camisa de agua del paquete de chapas del estátor.

Además, hay máquinas dinamoeléctricas en las que el aire de refrigeración también fluye radialmente a través de la máquina, en especial, a través del estátor. Para que esto sea posible, los paquetes de chapas del estátor y el rotor son interrumpidos por ranuras de refrigeración radiales. De esta manera, se amplía esencialmente la superficie por la que fluye la corriente de aire.

Así, el documento DE 10 2012 210 120 A1 describe una máquina dinamoeléctrica con ranuras de refrigeración radiales en estátor y rotor y un circuito de refrigeración independiente para los cabezales de enrollado.

En el documento EP 2403115 A1 se presenta un concepto con ranuras de refrigeración radiales para una máquina síncrona de imanes permanentes.

Una máquina de reluctancia síncrona presenta, en comparación con las máquinas anteriormente mencionadas, la desventaja de que el factor de potencia es relativamente bajo y se sitúa en un intervalo de unos 0,7 a 0,75. Por esta razón, este tipo de máquinas casi no tiene aplicaciones, sobre todo en la clase de potencia de algunos 100kW. En el documento EP 2 589 132 B1, se describe, por ejemplo, la refrigeración de una máquina de reluctancia de menor tamaño y potencia. El aire de refrigeración fluye en esta disposición axialmente a través de barreras de flujo del rotor. El estátor está completamente estratificado en dirección axial.

Para máquinas de mayor potencia esta refrigeración, entre otras cosas, no es apropiada, ya que la relación entre volumen y superficie es demasiado baja y, por tanto, no se dispone de una superficie de refrigeración suficiente. Por el documento DE 102008 033 959 A1, se conoce una máquina eléctrica en la que el paquete de chapas del rotor y el paquete de chapas del estátor presentan canales de refrigeración axiales y radiales para conseguir mediante chapas divisorias adicionales una conducción de aire eficiente dentro de la máquina eléctrica.

Por el documento DE 10233947 A1, se conoce un generador de un aerogenerador, presentando el generador un circuito de refrigeración primario cerrado y presentando la góndola del aerogenerador agentes que permiten una refrigeración del circuito de refrigeración primario.

Por el documento GB 1029507 A se conoce un rotor construido por varios paquetes parciales de chapas dispuestos axialmente con intersticios de refrigeración radiales situados entremedias, estando dispuestos entre los paquetes parciales de chapas palas de ventilador con conductividad magnética que presentan una función de ventilador. Partiendo de ello, la invención se basa en el objetivo de crear una máquina de reluctancia síncrona, en particular para una clase de potencia mayor a partir de algunos 100kW que proporcione con una refrigeración suficiente un factor de potencia relativamente alto. Además, la máquina de reluctancia síncrona debe ser apropiada para el uso en aerogeneradores.

La solución para el objetivo se consigue mediante una máquina de reluctancia síncrona según la reivindicación 1, en particular un motor o generador con una potencia superior a 300kW, con un estátor y un rotor separado por un entrehierro y montado de forma giratoria alrededor de un eje cuyas chapas, dispuestas consecutivamente en dirección axial, presentan en cada caso una estructura magnética anisotrópica que está formada por secciones de barrera de flujo y secciones de guía de flujo, y formando las secciones de barrera de flujo y las secciones de guía de flujo polos del rotor, formando estas secciones de barrera de flujo canales que discurren axialmente y permiten una corriente de aire axial, estando dividido el paquete de chapas del rotor axialmente en al menos dos paquetes parciales de chapas, habiendo, observados en dirección circunferencial, en cada caso entre los polos en la zona del eje q y observados axialmente entre los paquetes parciales de chapas, intersticios radiales de refrigeración, estando formado el intersticio radial de refrigeración entre al menos dos paquetes parciales de chapas del rotor por elementos intermedios, siendo los elementos intermedios magnéticamente conductores para conducir flujo magnético adicional en el rotor, conteniendo los elementos intermedios escotaduras como secciones de barrera de flujo que también conducen el aire en dirección axial a través del rotor, permitiendo los intersticios de refrigeración al menos a una parte de la corriente de aire axial una salida radial al entrehierro.

Mediante la estructura de acuerdo con la invención de la máquina de reluctancia síncrona se mejora la refrigeración y, además, se aumenta la diferencia de la inductancia entre los ejes d y q del rotor de la máquina de reluctancia síncrona, lo que finalmente mejora el factor de potencia de la máquina de reluctancia síncrona. En esta clase de potencia a partir de 300kW, es posible a este respecto un factor de potencia de unos 0,8 o más. La proporción de potencia reactiva que debe ponerse a disposición para el funcionamiento de la máquina puede así reducirse, lo que es ventajoso particularmente en generadores de aerogeneradores.

El rotor presenta, por tanto, observado en dirección axial, al menos dos paquetes parciales de chapas entre los cuales hay intersticios radiales de refrigeración. Cada sección de barrera de flujo presenta, por tanto, dentro de su perfil axial en el rotor, al menos un intersticio de refrigeración radial.

De acuerdo con la invención, los elementos intermedios están configurados como piezas magnéticamente conductoras, de tal modo que también en estas secciones se puede guiar un flujo magnético adicional en el rotor. Esto también aumenta la inductancia en el eje d. Estos elementos intermedios se fabrican como piezas magnéticamente conductoras ventajosamente con las mismas herramientas, por ejemplo, herramientas de estampado, que las demás chapas del rotor. En este caso, también están realizados chapados. Mediante etapas de mecanizado adicionales en los elementos intermedios, por ejemplo, punzonado o corte, se pueden proporcionar opciones adicionales, escotaduras más grandes, separadores, elementos con efecto de ventilación en estas chapas. Las partes magnéticamente conductoras de los elementos intermedios pueden realizarse, sin embargo, no solo chapadas, sino también como elementos macizos. Esto es ventajoso, en particular, si las partes magnéticamente conductoras no llegan ya hasta el entrehierro de la máquina de reluctancia síncrona, ya que hay que contar con pérdidas por corrientes de Foucault, sobre todo en la superficie del rotor.

El paquete de chapas del rotor está realizado al menos en la zona del eje d de manera axialmente continua. En función de la posición axial en el paquete de chapas del rotor de reluctancia, hay adicionalmente barreras de flujo flanqueantes del eje d.

En otras realizaciones, en la zona de los intersticios de refrigeración, la extensión radial de los elementos intermedios, es decir, de las chapas del eje d, puede estar realizada a este respecto radialmente reducida para reducir pérdidas por corrientes de Foucault. A este respecto, la reducción radial de los elementos intermedios se orienta por la profundidad radial de la respectiva barrera de flujo.

Ventajosamente, se puede aumentar adicionalmente la diferencia en las inductancias de los ejes d y q del rotor, cuando el paquete de chapas del rotor está realizado axialmente aproximadamente un 10 % más largo que el del estátor. Así, se produce otra mejora del factor de potencia.

Una corriente de aire de refrigeración guiada axialmente que se produce en el rotor se desvía total o al menos parcialmente a los canales de refrigeración radiales, dependiendo de las secciones de barrera de flujo. Estos elementos de mamparo pueden estar hechos, por ejemplo, de una o varias chapas individuales, que preferentemente no son magnéticamente conductoras. Esto reduce las pérdidas por dispersión.

Alternativamente al respecto, estos elementos de mamparo como chapas también pueden proveerse de escotaduras con un cierre de las secciones de barrera de flujo que a su vez se compone preferentemente de material magnéticamente no conductor, por ejemplo, plástico.

Una corriente de aire de refrigeración que se establece a través de las respectivas secciones de barrera de flujo axialmente en el rotor se desvía a continuación, en cada caso en función de la posición de la sección de barrera de flujo, radialmente hacia el entrehierro de la máquina de reluctancia síncrona. Después, esta corriente de aire de refrigeración entra en ranuras de refrigeración radiales del estátor y sale de nuevo por el lado posterior del paquete de chapas del estátor.

En una forma de realización, las ranuras de refrigeración radiales del estátor están dispuestas al menos en parte sobre las ranuras de refrigeración radiales del rotor.

En otra forma de realización, las ranuras de refrigeración radiales del estátor no están dispuestas en ningún caso sobre las ranuras de refrigeración del rotor. Se encuentran, por tanto, en posiciones axiales diferentes.

Por tanto, tanto el rotor como el paquete de chapas del estátor se refrigeran eficientemente. En el lado posterior del paquete de chapas del estátor, es decir, el lado exterior del estátor -en caso de que la máquina de reluctancia síncrona esté realizada como rotor interno-, el aire de refrigeración se puede recoger y alimentar a uno de los dos cabezales de enrollado del lado de escape o a ambos, efectuándose durante el trayecto hacia allí y/o después una retro refrigeración de la corriente de aire de refrigeración calentada por medio de un intercambiador de calor.

La invención, así como otros diseños ventajosos de la invención, se explican con más detalle con ayuda de ejemplos de realización representados de manera esquemática. A este respecto, muestran:

la Figura 1 una sección longitudinal parcial de una máquina de reluctancia síncrona,

la Figura 2 una sección longitudinal parcial de otra máquina de reluctancia síncrona,

la Figura 3Aa sección de chapa de los paquetes parciales de chapas del rotor,

las Figuras 3Bb a 3Bd secciones de chapa de los elementos intermedios del rotor,

las Figuras 3Ce a 3Cg secciones de chapa de los elementos de mamparo del rotor,

las Figuras 3Dh a 3Dj secciones de chapa de los elementos de mamparo del rotor con cierres,

las Figuras 4a a 4c secciones de chapa de los elementos intermedios del rotor con palas de ventilador, las Figuras 5a a 5b secciones de chapa de los elementos de mamparo del rotor con aberturas que se reducen, las Figuras 6a a 6c secciones de chapa de los elementos de mamparo del rotor con aberturas parciales.

La figura 1 muestra en sección longitudinal parcial una máquina de reluctancia síncrona 20 con un estátor 1 que presenta en sus lados frontales axiales en cada caso un cabezal de enrollado 2 que pertenecen en cada caso a un sistema de enrollado, no representado en el detalle, que está incrustado en ranuras del estátor 1 que discurren esencialmente de manera axial.

El estátor 1 está separado por un entrehierro 19 de un rotor 3, estando unido el rotor 3 de manera resistente al giro con un árbol 4 y estando montado de manera giratoria en torno a un eje 18. El rotor 3 está realizado como rotor de reluctancia de cuatro polos, estando formados cuatro polos por secciones de barrera de flujo 14, 15, 16 y secciones de guía de flujo 8 presentes entremedias observadas en dirección circunferencial. En este ejemplo de realización, observadas en dirección radial, hay tres secciones de barrera de flujo 14, 15, 16.

La idea de acuerdo con la invención no está limitada a una máquina de reluctancia síncrona 20 de cuatro polos, sino que también se puede transferir a máquinas de dos polos, seis polos, ocho polos, etc.

En el estátor 1, que está configurado como paquete de chapas, se encuentran canales de refrigeración 5 axiales y/o en particular radiales que, de acuerdo con este ejemplo de realización, se alinean radialmente con canales de refrigeración radiales 6 o intersticios de refrigeración del rotor 3.

Mediante los canales de refrigeración radiales 6 del rotor, se crean paquetes parciales de chapas 30, 31, 32, 33 del rotor 3 que están separados entre sí en cada caso mediante elementos intermedios 7 al menos en la zona del eje q. Los canales de refrigeración radiales 5 del estátor 1 y los canales de refrigeración radiales 6 del rotor 3 se diferencian en el número y el posicionamiento axial en el desarrollo axial del respectivo paquete de chapas de estátor 1 y rotor 3. La alineación radial de los canales de refrigeración 5,6 o bien no se produce en absoluto, o se produce en todos los canales de refrigeración 5,6 o únicamente en algunos.

Las secciones de barrera de flujo 14, 15, 16 forman canales de refrigeración que discurren esencialmente de manera axial y a través de los cuales se puede conducir una corriente de aire de refrigeración. Mediante elementos de mamparo 11 correspondientemente diseñados, en función de la configuración de estos elementos de mamparo 11, se puede influir en la sección de barrera de flujo superior 14 o la sección de barrera de flujo central 15 o la sección de barrera de flujo inferior 16 en su curso de la corriente de refrigerante y el caudal del refrigerante. A este respecto, o bien se conduce toda la corriente de aire de refrigeración que discurre axialmente y se encuentra en una de las secciones de barrera de flujo 14, 15, 16 por medio del entrehierro 19, dado el caso, a un canal de refrigeración correspondiente 5 del estátor 1 o se desvía radialmente solo una parte de la corriente de aire de refrigeración.

Una barrera de flujo que discurre axialmente debe abastecer, dado el caso, también dos o varios de sus intersticios radiales de refrigeración 6 con aire de refrigeración de la manera más uniforme posible. Para ello, se dimensionan en términos de flujo correspondientemente las aberturas de paso 25, 26 en los elementos de mamparo 11 de acuerdo con las figuras 5, 6, estando previstos por cada barrera de flujo 11, por ejemplo, de una chapa según la figura 3Aa varios orificios 26 o una altura radial reducida o reducción 25 de la barrera de flujo 11.

Ventajosamente, los elementos de mamparo 11 también están realizados como chapas preferentemente amagnéticas. Los elementos intermedios 7 están previstos como elementos conductores electromagnéticamente para aumentar así también la parte magnéticamente conductora del rotor 1, en particular en la zona del eje d, lo que mejora adicionalmente el factor de potencia de la máquina de reluctancia síncrona 20.

La figura 1 muestra una máquina de reluctancia síncrona 20 de flujo único, entrando una corriente de aire de refrigeración solo por un lado en la máquina, en particular el rotor 3. Independientemente de si el aire de refrigeración sale radialmente del estátor 1 y/o axialmente del estátor y/o axialmente del rotor 3, un intercambiador de calor 17 situado aguas abajo en términos de flujo puede encontrarse en los paquetes de chapas del estátor 1 y del rotor 3 a continuación del calentamiento para refrigerar de nuevo el aire de refrigeración a valores de temperatura predefinidos. Ventajosamente, a este respecto también se refrigera posteriormente un convertidor de frecuencia no representado en el detalle que también puede ser influenciado en su comportamiento térmico por un intercambiador de calor adicional o el mismo intercambiador de calor 17.

Los elementos de desviación 21 representados esquemáticamente conducen el aire de refrigeración, opcionalmente propulsado por un ventilador 22, a través del intercambiador de calor 17. El intercambiador de calor 17 no está dispuesto forzosamente de manera radial sobre el estátor 1. El intercambiador de calor 17 se puede encontrar, por ejemplo, también axialmente en los lados frontales de la máquina de reluctancia síncrona 20.

La figura 2 muestra una máquina de reluctancia síncrona 20, que está realizada con doble flujo, es decir, que una corriente de aire de refrigeración entra en el rotor 3 por medio de la sección de barrera de flujo 14, 15, 16 desde los dos lados frontales axiales del rotor 3. Como se ha expuesto en el caso de la máquina de flujo único de acuerdo con la figura 1, la desviación del aire de refrigeración a las secciones de barrera de flujo 14, 15, 16 se efectúa con ayuda del diseño constructivo de manera idéntica o similar.

Para separar las dos corrientes de aire de refrigeración que se mueven la una hacia la otra, se puede prever de manera aproximándose central de rotor 3 y/o rotor 3 y estátor 1 una separación en forma de una pared divisoria 12 continua, preferentemente amagnética. Esta está realizada en cuanto a su sección transversal, como los elementos de mamparo 11, de acuerdo con la figura 3Cg o 3Dj. Por tanto, las corrientes de aire a ambos lados de la pared divisoria 12 se desacoplan entre sí, preferentemente en términos de flujo, y se crea una distribución más uniforme del aire de refrigeración en toda la longitud axial de la máquina. Mediante la realización amagnética de la pared divisoria 12 se evitan pérdidas por dispersión.

En la figura 3Aa se representa una chapa de rotor convencional.

Las secciones de barrera de flujo 14, 15, 16 discurren en cada caso con forma de arco o de concha y de manera simétrica al respectivo eje q.

Los elementos intermedios 7, como las chapas de rotor convencionales de acuerdo con la figura 3Aa, contienen escotaduras que se denominan secciones de barrera de flujo y también conducen el aire en dirección axial a través del rotor 3. A distancias axiales predefinidas se prevén chapas de acuerdo con las figuras 3Bb a 3Bd que permiten que el aire en las secciones de barrera de flujo tenga una salida radial de la respectiva sección de barrera de flujo y del rotor 3. Las escotaduras 9 mostradas en ellas, llegan al menos desde una sección de barrera de flujo que actúa como canal de refrigeración axial hasta el diámetro exterior del paquete de chapas de rotor del rotor 3, es decir, hasta el entrehierro 19. Cada escotadura 9 entre dos ejes d forma en esta realización un canal de refrigeración 6, de tal modo que, en el caso de un rotor de reluctancia de cuatro polos, hay tras cada paquete de chapas parcial cuatro intersticios de refrigeración 6.

En el caso de un rotor de reluctancia de seis u ocho polos, hay en consecuencia tras cada paquete de chapas parcial seis u ocho intersticios de refrigeración.

La escotadura 10 en la chapa de rotor convencional de acuerdo con la figura 3Aa en el lado exterior del rotor 3 también sirve como barrera de flujo situada exteriormente en el rotor 3.

La barrera de flujo 10 situada exteriormente en la chapa de rotor convencional de acuerdo con la figura 3Aa puede presentar aire, pero también material amagnético para obtener un entrehierro 19 homogéneo. Esto reduce los niveles de ruido, en particular en máquinas de alta velocidad.

Por medio de los elementos intermedios 7 magnéticamente conductores se puede conducir adicionalmente flujo magnético en el rotor 3. De esta manera, se eleva la inductancia en el eje d del rotor 3. Mediante la relativa mejor conductividad, las barreras de flujo también pueden seleccionarse mayores en sus dimensiones geométricas, en particular su altura radial, gracias a lo cual se reduce la inductancia en el eje q. Así, se obtiene en total una mayor diferencia en las inductancias de los ejes d y q y mejora el factor de potencia de la máquina de reluctancia síncrona Los elementos intermedios 7 magnéticamente conductores, en particular del rotor 3, pueden fabricarse con las mismas herramientas, por ejemplo, las mismas herramientas de punzonado que las demás chapas del rotor 3. Mediante mecanizado adicional de las chapas, por ejemplo, operaciones de punzonado u operaciones de corte adicionales, también se pueden fabricar mayores escotaduras 9 o distanciadores apropiados. Los elementos intermedios 7 magnéticamente conductores entre dos paquetes parciales de chapas pueden estar realizados no solo chapados, sino también como elementos macizos de una sola pieza, en particular como piezas sinterizadas.

Para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault en los elementos intermedios magnéticos 7, estos también están realizados chapados. El número y/o el grosor axial de los elementos intermedios 7 dispuestos axialmente de manera directamente consecutiva da como resultado la anchura axial del intersticio de refrigeración 6.

Para aumentar adicionalmente la diferencia de las inductancias Lq y Ld en los ejes q y d del rotor 3, se selecciona la longitud axial del paquete de chapas del rotor 3 mayor que la longitud axial del paquete de chapas del estátor 1. Un alargamiento del 10 % del paquete de chapas del rotor en comparación con el paquete de chapas del estátor se ha revelado a este respecto como particularmente adecuado.

Para dirigir una corriente de aire de refrigeración de manera selectiva a los canales de refrigeración radiales 6 del rotor 3, independientemente de la realización de acuerdo con la máquina de reluctancia síncrona 20 según la figura 1, la figura 2, u otras realizaciones concebibles, entre las chapas convencionales del paquete de chapas del rotor según la figura 3Aa y los elementos intermedios 7 magnéticamente conductores de acuerdo con las figuras 3Bd a 3Bd, se encuentran también elementos de mamparo 11 magnéticamente no conductores, por ejemplo, de acuerdo con las figuras 3Ce a 3Cg. Estos elementos de mamparo 11 provocan una desviación radial al menos de una parte de la corriente de aire de una sección de bloqueo de flujo 14,15,16 a su respectivo canal de refrigeración radial 6.

Alternativamente a los elementos de mamparo 11 de acuerdo con las figuras 3Ce a 3Cg, la chapas con escotaduras de acuerdo con la figura 3Aa -es decir, chapas magnéticamente conductoras- pueden proveerse también con un cierre 13 de acuerdo con las figuras 3Dh a 3Dj para actuar como elemento de mamparo. Este cierre 13 se compone preferentemente de material magnéticamente no conductor como, por ejemplo, plástico.

Una refrigeración del estátor 1 con su sistema de enrollado, así como también el rotor 3, se efectúa por medio de canales de refrigeración radiales y/o canales de refrigeración que discurren axialmente y/o por medio del entrehierro 19. Adicionalmente, mediante introducción de elementos intermedios especiales 7 de acuerdo con las figuras 4a a 4c, también se puede generar un efecto de ventilador adicional del rotor 3. Esto sucede en particular porque los elementos intermedios 7 de acuerdo con las figuras 4a a 4c están realizados con palas 14 similares a un ventilador. Estas palas 14 también pueden actuar simultáneamente de manera ventajosa como distanciadores axiales entre los paquetes parciales de chapas 30, 31, 32, 33 del rotor 3.

Por cada rotor de reluctancia, por tanto, también son posibles elementos intermedios 7 de acuerdo con las figuras 3Bb a 3Bd y/o según las figuras 4a a figura 4c.

El paquete de chapas del rotor 3, en una máquina de flujo único de acuerdo con la figura 1, está construido axialmente de la siguiente manera. Un primer paquete de chapas parcial 30 está construido con chapas convencionales de acuerdo con la figura 3Aa. Después, sigue un elemento intermedio de acuerdo con la figura 3Bb que presenta un grosor axial predeterminado. Puede estar realizado de una sola pieza, pero también chapado. Permite a la corriente de aire de refrigeración de esta sección de barrera de flujo 14 ser conducida radialmente hacia fuera. En el restante desarrollo axial, sigue un elemento de mamparo 11 de acuerdo con las figuras 3Ce, 3Dh, 5a o 6a que cierra axialmente la sección de barrera de flujo 14 por completo o solo en parte. Las secciones de barrera de flujo 15 y 16 permanecen axialmente abiertas en este elemento de mamparo 11. De estas secciones de barrera de flujo 15 y 16 no sale en este punto ningún aire radialmente hacia el exterior.

A continuación sigue axialmente un subsiguiente paquete de chapas parcial 31 con chapas convencionales de acuerdo con la figura 3Aa. Después, sigue un elemento intermedio de acuerdo con la figura 3Bc que presenta un grosor axial predeterminado. Puede estar realizado de una sola pieza, pero también chapado. Permite a la corriente de aire de refrigeración de esta sección de barrera de flujo 15 ser conducida radialmente hacia fuera. También se puede desviar en este caso hacia el exterior una corriente de aire parcial de la sección de barrera de flujo 14. De la sección de barrera de flujo 16 no sale en este punto ningún aire radialmente hacia el exterior.

Al desarrollo axial posterior, sigue un elemento de mamparo 11 de acuerdo con las figuras 3Cf, 3Di, 5b o 6b, que cierra axialmente la sección de barrera de flujo 14, 15 por completo o solo en parte. Al menos la sección de barrera de flujo 16 permanece abierta en este elemento de mamparo.

A continuación sigue axialmente un subsiguiente paquete de chapas parcial 32 con chapas convencionales de acuerdo con la figura 3Aa. Después, sigue un elemento intermedio de acuerdo con la figura 3Bd que presenta un grosor axial predeterminado. Puede estar realizado de una sola pieza, pero también chapado. Permite a la corriente de aire de refrigeración de esta sección de barrera de flujo 16 ser conducida radialmente hacia fuera. Al desarrollo axial posterior, sigue un elemento de mamparo 11 de acuerdo con las figuras 3Cg, 3Dj, 5c o 6c, que, entre otras cosas, cierra axialmente la sección de barrera de flujo 16 por completo o solo en parte.

También -en caso de estar presente- se puede desviar en este caso hacia el exterior una corriente de aire parcial de las secciones de barrera de flujo 14,15. En este punto, sale el aire de estas secciones de barrera de flujo 16 completamente en cada caso de su canal de refrigeración 6 o se sigue conduciendo axialmente al menos en parte, finalmente, en este caso axialmente fuera del paquete de chapas.

En el caso de que los elementos de mamparo 11 desvíen axialmente la corriente de aire axial solo parcialmente, la "corriente de aire residual" que queda en esta sección de barrera de flujo puede conducirse radial y/o axialmente a los elementos de mamparo 11 situados aguas abajo en términos de flujo de las otras secciones de barrera de flujo.

El paquete de chapas del rotor 3 de estas realizaciones está realizado al menos en la zona del eje d de manera axialmente continua. Barreras de flujo flanqueantes 14, 15, 16 del eje d están presentes adicionalmente en función de la posición axial en el paquete de chapas del rotor de reluctancia cuyo paquete de chapas parcial 30, 31, 32, 33 se considera.

En el caso de una máquina de doble flujo de acuerdo con la figura 2, se puede transferir la estructura anteriormente descrita partiendo de los dos lados frontales del rotor 3 hasta la pared divisoria 12 y el principio de refrigeración. Idealmente, a este respecto la pared divisoria 12 constituye el elemento de mamparo que separa las dos corrientes de aire de refrigeración que fluyen la una hacia la otra y las desvía radialmente hacia el entrehierro 19.

La corriente de aire de refrigeración generada por las secciones de barrera de flujo 14, 15, 16 se puede proporcionar básicamente mediante ventiladores de eje 22 y/o ventiladores externos.

Mediante el diseño de acuerdo con la invención de la máquina de reluctancia síncrona 20 con un convertidor de frecuencia y el factor de potencia asociado a ello de esta máquina dinamoeléctrica, esta también puede utilizarse como generador de giro rápido en un aerogenerador que puede optimizarse en cuanto a su comportamiento térmico mediante la disposición de un intercambiador de calor 17.

Por paquetes de chapas o paquetes parciales de chapas 30, 31, 32, 33 también pueden entenderse piezas macizas de una sola pieza que también presenten un conductividad magnética.

Según los requisitos establecidos en el ámbito industrial de la máquina de reluctancia síncrona 20 o en la generación de energía por medio de la máquina de reluctancia síncrona 20 se equipa en particular el rotor de reluctancia con las chapas, elementos intermedios 7 o elementos de mamparo 11 que garanticen el mejor factor de potencia. Por tanto, es posible una "mezcla" de las realizaciones anteriormente mencionadas de chapas, elementos intermedios 7 y elementos de mamparo 11 en máquinas de flujo único y flujo doble, pero también en otros conceptos de refrigeración.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Máquina de reluctancia síncrona 20), en particular un motor o un generador con una potencia superior a 300kW, con un estátor (1) y un rotor (3) separado por un entrehierro (19) y montado de forma giratoria alrededor de un eje (18) cuyas chapas, dispuestas consecutivamente en dirección axial, presentan cada una de ellas una estructura magnética anisotrópica que está formada por secciones de barrera de flujo y secciones de guía de flujo, y formando las secciones de barrera de flujo y las secciones de guía de flujo polos del rotor (3), formando estas secciones de barrera de flujo canales que discurren axialmente y permiten una corriente de aire axial, estando dividido el paquete de chapas del rotor (3) axialmente en al menos dos paquetes parciales de chapas (30,31,32,33), existiendo, observados en dirección circunferencial, en cada caso entre los polos en la zona del eje q, y observados axialmente entre los paquetes parciales de chapas (30,31,32,33), intersticios radiales de refrigeración (6) que permiten a al menos una parte de la corriente de aire axial una salida radial al entrehierro (19), caracterizada por que el intersticio radial de refrigeración (6) está formado entre al menos dos paquetes parciales de chapas del rotor (3) por elementos intermedios (7), siendo los elementos intermedios (7) magnéticamente conductores para llevar flujo magnético adicional en el rotor (3) para un aumento de la inductancia en el eje d, conteniendo los elementos intermedios (7) escotaduras como secciones de barrera de flujo que también conducen el aire en dirección axial a través del rotor (3).

2. Máquina de reluctancia síncrona (20) según la reivindicación 1, caracterizada por que la extensión radial de los intersticios de refrigeración (6), observada desde el entrehierro (19), se corresponde como máximo a la distancia radial de la respectiva sección de barrera de flujo hasta el entrehierro (19).

3. Máquina de reluctancia síncrona (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el número de intersticios radiales de refrigeración (6) es al menos n-1, siendo n el número de los paquetes parciales de chapas del rotor (3).

4. Máquina de reluctancia síncrona (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el estátor (1) presenta ranuras de refrigeración radiales (5) que están posicionadas al menos por secciones radialmente sobre los intersticios de refrigeración (6) del rotor (3).

5. Máquina de reluctancia síncrona (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los intersticios de refrigeración (6) presentan elementos para guiar una corriente de refrigeración axial y/o radial en el rotor (3).

6. Máquina de reluctancia síncrona (20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los elementos intermedios (7) en los intersticios de refrigeración radiales (6) del rotor (3) están configurados de tal modo que, durante el funcionamiento de la máquina de reluctancia síncrona (20), al menos se refuerza un efecto de ventilador en dirección radial y/o axial.

7. Aerogenerador con al menos una máquina de reluctancia síncrona según una de las reivindicaciones anteriores, estando configurada la máquina de reluctancia síncrona como generador, estando conectado el generador de manera eléctricamente conductora a un convertidor de frecuencia y/o fluyendo corrientes de aire de refrigeración a través del generador y/o el convertidor de frecuencia, estando previsto un intercambiador de calor dentro o en una góndola del aerogenerador.