ES2945226T3 - Fijación de segmentos de estator - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un estator (4) de un aerogenerador de accionamiento directo, que comprende segmentos de estator (5) dispuestos alrededor de la circunferencia, estando cada segmento posicionado, en particular, sobre dos pestañas paralelas (8) de un soporte de estator común (6), donde: las bridas (8) del soporte del estator (6) tienen orificios (12); cada segmento del estator (5) está asegurado a las bridas (8) por al menos dos dispositivos de sujeción (18); el segmento de estator (5) tiene un soporte de segmento (7) que proporciona cavidades (11), en las que se puede introducir una pieza de perforación (17); un dispositivo de seguridad (18) tiene una pieza perforada (17), un pasador de alineación (13) y al menos una cuña (15); y el segmento del estator (5) puede ser posicionado y asegurado por medio de la pieza perforada (17) ubicada en la cavidad (11), el pasador de alineación (13) introducido en el orificio (12) del soporte del estator (6), y la cuña (15). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Fijación de segmentos de estator
La invención se refiere a un estator de una instalación de energía eólica de accionamiento directo, así como a un procedimiento para el montaje y el posicionamiento de segmentos de estator de una instalación de energía eólica de este tipo.
Debido a su diámetro de más de 4 metros, los estatores de generadores de energía eólica accionados directamente se componen de varios segmentos de estator, visto en la dirección circunferencial. Generalmente, son seis, ocho o doce segmentos de estator que se ensamblan formando un anillo. Generalmente, el segmento de estator se fija a ambos extremos axiales. Debido al tamaño del estator, es difícil cumplir con las tolerancias requeridas. En la fabricación de los segmentos de estator y el soporte de estator es necesaria una elaboración precisa. No son posibles ajustes flexibles, en particular, en su posición radial entre sí. Por lo tanto, el diámetro exterior final depende de la elaboración exacta del soporte de estator y los segmentos de estator. Esto requiere un gran esfuerzo, lo que es muy costoso.
Por el documento US 10 125 800 B1 se conoce un dispositivo de fijación de un pie de máquina en una placa base. Para ello, para cada punto de fijación se usan dos discos excéntricos colocados uno en otro que permiten un desplazamiento con precisión de ajuste del agujero roscado mediante un giro mutuo.
El documento EP 3352334 A1 da a conocer un estator de un generador de energía eólica de accionamiento directo, con segmentos de estator dispuestos en la dirección circunferencial, que están posicionados respectivamente en especialmente dos bridas dispuestas paralelamente de un soporte de estator común,
en el que las bridas del soporte de estator presentan orificios, y en el que cada segmento de estator está fijado a las bridas a través de al menos dos dispositivos de fijación. Este dispositivo forma el preámbulo de la reivindicación 1. Esta referencia de literatura no proporciona teorías acerca de la orientación exacta de los componentes grandes o para la compensación exacta de desviaciones intolerables.
Partiendo de ello, la invención tiene el objetivo de proporcionar un estator que evite las desventajas mencionadas anteriormente y en el que el entrehierro entre un estator y un rotor de un generador de energía eólica pueda ajustarse y fijarse fácilmente.
El objetivo propuesto se consigue mediante un estator de un generador de energía eólica de accionamiento directo con segmentos de estator dispuestos en la dirección circunferencial, que están posicionados respectivamente en especialmente dos bridas dispuestas paralelamente de un soporte de estator común, en el que las bridas del soporte de estator presentan orificios, y en el que cada segmento de estator está fijado a las bridas a través de al menos dos dispositivos de fijación,
y en el que el segmento de estator presenta un soporte de segmento en el que están previstas cavidades en las que se puede colocar una pieza de perforación,
y en el que un dispositivo de fijación presenta una pieza de perforación, un pasador de ajuste o un tornillo y al menos una arandela,
y en el que a través de la pieza de perforación situada en la cavidad, el pasador de ajuste colocado en el orificio del soporte de estator o el tornillo y la arandela en un intersticio entre el borde superior de la pieza de perforación y el borde radialmente superior de la cavidad puede posicionarse y fijarse el segmento de estator.
El objetivo propuesto también se consigue mediante un procedimiento para el posicionamiento de segmentos de estator de un estator de un generador de energía eólica de accionamiento directo para lograr un entrehierro uniforme entre el estator y el rotor mediante los siguientes pasos:
- La fijación de un segmento de estator a un soporte de estator por medio de un dispositivo de ayuda de montaje, - el posicionamiento del segmento de estator con relación al soporte de estator,
- la colocación de una pieza de perforación en la zona de una cavidad prevista para ello en el soporte de segmento del segmento de estator,
- la colocación de un pasador de ajuste en el orificio alineado axialmente de la brida del soporte de estator y el orificio de la pieza de perforación del soporte de segmento y el posicionamiento subsiguiente más preciso del segmento de estator por medio de una arandela en un intersticio entre el borde superior de la pieza de perforación y el borde radialmente superior de la cavidad,
- la repetición de estos pasos en este segmento de estator en otros puntos de fijación y puntos de fijación de los demás segmentos de estator hasta que los segmentos de estator hayan adoptado la posición requerida con respecto al rotor.
Para poder realizar especialmente el posicionamiento radial del segmento de estator de manera flexible y con precisión de posición, de acuerdo con la invención es posible ahora un ajuste exacto del soporte de segmento con respecto a la o las bridas del soporte de estator. Mediante la elección del grosor de la o las arandelas, el soporte de segmento,
por lo tanto, se puede ajustar a la posición exacta en el punto de fijación. El pasador de ajuste, también denominado pasador cilíndrico, se coloca con su sobredimensión en relación con los orificios en las cavidades ahora alineadas axialmente, preferiblemente de la pieza de perforación y del orificio de la brida. Por lo tanto, la brida del soporte de estator y el soporte de segmento se unen entre sí por medio del pasador de ajuste.
De manera ventajosa, cada segmento de estator se fija a las bridas paralelas del soporte de estator, de manera que cada segmento de estator presenta cuatro puntos de fijación al soporte de estator.
Evidentemente, también son posibles solo dos o tres puntos de fijación por segmento de estator, cuya disposición en el soporte de segmento debe elegirse teniendo en cuenta, entre otras cosas, aspectos estáticos.
Asimismo, el segmento de estator puede estar fijado con dos o tres puntos de fijación a un soporte de estator que presenta una sola brida. El segmento de estator se dota entonces de un soporte de segmento dispuesto sustancialmente de forma centrada axialmente.
Ahora, en principio, la posición del segmento de estator se desplaza radialmente o, en sentido estricto, casi radialmente. Según el grosor de la arandela, el desplazamiento es más o menos pronunciado. De esta manera, se pueden compensar las inevitables tolerancias de fabricación del segmento de estator y sus componentes (soporte de segmento, paquete de chapas...) para lograr un entrehierro lo más uniforme posible entre el estator y el rotor.
Ahora, se efectúa un posicionamiento exacto por medio de una pieza de perforación, un pasador de ajuste y una arandela. Mediante un dispositivo de ayuda de montaje se logra la posición ideal del punto de fijación, es decir, del segmento de estator, en el punto predeterminado del soporte de estator. En una cavidad del soporte de segmento se coloca la pieza de perforación. Durante ello, el orificio en la pieza de perforación y el orificio en la brida del soporte de estator están alineados axialmente. Mediante la elección del grosor de la arandela que se coloca en el espacio intermedio entre el canto superior de la pieza de perforación y el canto superior de la cavidad en el soporte de segmento, el segmento de estator queda posicionado y es fijado mediante el pasador de ajuste.
Una fijación adicional de puede lograr mediante un tornillo de muletilla que fija la pieza de perforación y la arandela adicionalmente en el soporte de segmento.
Con el tornillo de muletilla también se puede efectuar un preposicionamiento de la pieza de perforación. Previamente, la posición del soporte de segmento se mantiene en la posición deseada con la ayuda del dispositivo de montaje. Con la ayuda del tornillo de muletilla y la arandela, la pieza de perforación se orienta de tal manera que se pueda colocar el pasador de ajuste. Ahora, la posición del soporte de segmento en este punto de fijación con respecto al soporte de estator se mantiene mediante la pieza de perforación y la arandela y se fija colocando axialmente el pasador en los orificios alineados axialmente de la pieza de perforación y el orificio en la brida del soporte de estator.
De acuerdo con la invención, este tipo de fabricación y de montaje de segmentos de estator en el soporte de estator permite mayores tolerancias de fabricación de los componentes individuales, que finalmente pueden compensarse mediante piezas más pequeñas y más fáciles de fabricar.
Básicamente, el procedimiento es el siguiente:
Previamente, la posición del soporte de segmento del segmento de estator se mantiene en la posición deseada con la ayuda del dispositivo de montaje. Para ello, se posiciona cada punto de fijación de un segmento de estator. Una vez que un segmento ha sido posicionado y fijado como se ha descrito anteriormente, se repiten los mismos pasos para el segmento de estator contiguo por medio del dispositivo de ayuda de montaje.
Asimismo, es posible que un dispositivo de ayuda de montaje soporte dos o más o incluso todos los segmentos de estator necesarios para el estator.
La invención y otras configuraciones ventajosas de la invención se explican con más detalle con la ayuda de ejemplos de realización representados esquemáticamente. Muestran:
La figura 1 esquemáticamente, una instalación de energía eólica,
la figura 2 un fragmento de un segmento de estator en un soporte de estator,
la figura 3 un segmento de estator,
la figura 4 un modo de fabricación de un estator, representado esquemáticamente,
las figuras 5,6 un punto de fijación,
la figura 7 una pieza de perforación,
la figura 8 un pasador de ajuste,
la figura 9 un tornillo de muletilla,
la figura 10 arandelas de diferentes grosores.
La figura 1 muestra una representación esquemática de una instalación de energía eólica 1 con un generador de energía eólica de accionamiento directo con un inducido exterior. Un rotor 3 presenta imanes permanentes no
representados en detalle, que interactúan electromagnéticamente con un sistema de devanado no representado en detalle de un estator 4 y, por tanto, proporcionan energía eléctrica a causa de la rotación de la turbina 2 de la instalación de energía eólica 1 alrededor de un eje 19. Visto en la dirección circunferencial, el estator 4 está dividido en segmentos de estator 5 que se apoyan respectivamente en un soporte de estator 6 que presenta dos bridas 8 que discurren paralelamente.
Como muestra en detalle la figura 2, un segmento de estator 5 que en esta representación tiene cuatro puntos de fijación 18 está fijado al soporte de estator 6 mediante un dispositivo de fijación adecuado, como se describirá con más detalle a continuación.
Un segmento de estator 5 presenta un paquete de chapas 9 que presenta ranuras 10 axialmente paralelas en las que está dispuesto y fijado un sistema de devanado no representado en detalle. Este paquete de chapas 9 está delimitado axialmente y mantenido unido por soportes de segmento 7. A través de los soportes de segmento 7 se fija ahora un segmento de estator 5 al soporte de estator 6 en la zona radialmente interior.
La figura 3 muestra en una representación en perspectiva un segmento de estator 5 con soportes de segmento 7 que fijan y sujetan el paquete de chapas 9. Los soportes de segmento 7 están provistos de cavidades 11 en la zona radialmente interior, a través de las cuales el segmento de estator 5 se fija finalmente al soporte de estator 6.
Los calados 20 en el soporte de segmento 7 entre la zona radialmente interior y el paquete de chapas 9 permiten durante el funcionamiento de la instalación de energía eólica un flujo de aire sustancialmente axial en la zona de los segmentos de estator 5 y, por tanto, del estator 4. Esto forma al menos una parte de una refrigeración por aire del estator 4 y, por tanto, del generador de energía eólica.
La figura 4 muestra esquemáticamente cómo los segmentos de estator 5 se orientan unos respecto a otros en un soporte de estator 6 por medio de uniones entre la brida 8 del soporte de estator 6 y el soporte de segmento 7 del segmento de estator 5, se posicionan y después se fijan.
La figura 5 muestra en una representación detallada un punto de fijación 18, presentando el dispositivo de fijación varias piezas. Por una parte, la cavidad 11 del soporte de segmento 8, en la que se puede colocar una pieza de perforación 17 que presenta un orificio 14 central, en el que se puede colocar un pasador de ajuste 13.
El posicionamiento exacto del segmento de estator 5 se realiza ahora por medio de la pieza de perforación 17 (de acuerdo con la figura 7), un pasador de ajuste 13 (de acuerdo con la figura 8) y al menos una arandela 15 (de acuerdo con la figura 10). Mediante un dispositivo de ayuda de montaje no representado en detalle se logra la posición predeterminada ideal del punto de fijación 18, es decir, del segmento de estator 5, en el punto predeterminado del soporte de estator 6. En una cavidad 11 del soporte de segmento 7 se encuentra la pieza de perforación 17. El orificio en la pieza de perforación 17 y el orificio de la brida 8 del soporte de estator 6 están orientados de forma alineada axialmente. Mediante la elección del grosor de la arandela 15, que se coloca en el intersticio 22 que queda entre el canto superior de la pieza de perforación 17 y el canto superior de la cavidad 11 en el soporte de segmento 7, el segmento de estator 5 queda fijado en particular en su posición radial.
El pasador de ajuste 13 está ligeramente sobredimensionado en comparación con el orificio 12 en el soporte de estator 6 y el orificio 14 en la pieza de perforación 17 en el soporte de segmento 7. Por lo tanto, con la pieza de perforación 17 y la arandela 15, por medio del dispositivo de ayuda de montaje se realiza una orientación y un posicionamiento exactos y, a continuación, la fijación por medio del pasador de ajuste 13. Repitiendo estos pasos, para el segmento de estator 5 y finalmente para el estator 4 completo, se ajusta un entrehierro exacto con respecto a un rotor 3.
La pieza de perforación 17 no tiene que estar mecanizada exactamente a medida con respecto a la cavidad 11 en el soporte de segmento 7. Si se produjeran imprecisiones dimensionales debido a las tolerancias, esto es compensado por la arandela 15 de acuerdo con la figura 5, en particular en una dirección casi radial.
Asimismo ofrece ligeras posibilidades de ajuste el tornillo de muletilla 16 de acuerdo con la figura 9, que se puede enroscar radialmente en la pieza de perforación 17 desde la dirección del soporte de estator 6.
Asimismo, el tornillo de muletilla 16 resulta adecuado como ayuda de montaje adicional durante la orientación del segmento de estator 5. La pieza de perforación 17 y/o la arandela 15 se pueden posicionar o apretar durante el proceso de montaje.
El pasador de ajuste 13 también se puede sustituir por un tornillo que sobresalga del lado 21 opuesto. De esta manera, el tornillo puede fijarse por medio de una tuerca, lo que facilita un posible desmontaje del segmento de estator 5.
Claims (6)
1. Estator (4) de un generador de energía eólica de accionamiento directo con segmentos de estator (5) dispuestos, vistos en dirección circunferencial, que están posicionados cada uno de ellos especialmente en dos bridas (8) dispuestas paralelas de un soporte de estator (6) común,
en el que las bridas (8) del soporte de estator (6) presentan orificios (12), y
en el que cada segmento de estator (5) está fijado a las bridas (8) a través de al menos dos dispositivos de fijación (18),
y en el que el segmento de estator (5) presenta un soporte de segmento (7), caracterizado por que en el soporte de segmento están previstas cavidades (11) en las que se puede colocar una pieza de perforación (17), en el que un dispositivo de fijación (18) presenta una pieza de perforación (17), un pasador de ajuste (13) o un tornillo, y al menos una arandela (15),
en el que a través de la pieza de perforación (17) situada en la cavidad (11), el pasador de ajuste (13) colocado en el orificio (12) del soporte de estator (6) o el tornillo y la arandela (15), el segmento de estator (5) puede posicionarse y fijarse verticalmente en una cavidad (22) entre el borde superior de la pieza de perforación (17) y el borde radialmente superior de la cavidad (11), para obtener un entrehierro uniforme entre el estator (4) y un rotor.
2. Estator (4) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de fijación está previsto en los límites exteriores de los soportes de segmento (7).
3. Estator (4) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que los dispositivos de fijación presentan pasadores de ajuste (13) axialmente paralelos.
4. Estator (4) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que los pasadores de ajuste (13) están sobredimensionados al menos con respecto a un orificio (23) presente en la brida (8) del soporte de estator (6).
5. Estator (4) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que un tornillo de muletilla (16) fija adicionalmente al menos la arandela (15) en el soporte de segmentos (7).
6. Procedimiento para el posicionamiento de segmentos de estator (5) de un estator (4) de un generador de energía eólica de accionamiento directo, para lograr un entrehierro uniforme entre el estator (4) y un rotor (3) mediante los siguientes pasos:
- la aplicación de un segmento de estator (5) en un soporte de estator (6) por medio de un dispositivo de ayuda de montaje,
- el posicionamiento del segmento de estator (5) con respecto al soporte de estator (6),
- la colocación de una pieza de perforación (17) en la zona de una cavidad (11) prevista para ello en el soporte de segmento (7) del segmento de estator (6),
- la colocación de un pasador de ajuste (13) en el orificio (12) alineado axialmente de la brida (8) del soporte de estator (6) y el orificio (14) de la pieza de perforación (17) del soporte de segmento (7) y el posicionamiento subsiguiente más preciso del segmento de estator (5) por medio de una arandela (15) en un intersticio (22) entre el borde superior de la pieza de perforación (17) y el borde radialmente superior de la cavidad (11),
- la repetición de estos pasos en este segmento de estator (5) en otros puntos de fijación (18) y puntos de fijación (18) de los demás segmentos de estator (5) hasta que los segmentos de estator (5) hayan adoptado la posición requerida con respecto al rotor ( 3) y se haya ajustado el entrehierro del generador de energía eólica.
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