ES2953435T3 - Turbina eólica de accionamiento directo - Google Patents

Abstract

Se describen turbinas eólicas de accionamiento directo (160). La turbina eólica comprende un generador (3) montado sobre un bastidor (1), comprendiendo el generador (3) un estator de generador (32) y un rotor de generador (31) configurado para girar alrededor de un eje de rotación (RA), el bastidor (1) tiene una porción sobresaliente (11) que se extiende más allá del generador (3), comprendiendo la porción sobresaliente (11) una primera estructura y una segunda estructura; en el que las estructuras primera y segunda están configuradas para girar entre sí y alrededor del eje de rotación (RA); en el que la primera estructura está unida al estator del generador (32) y la segunda estructura está unida al rotor del generador (31); un sistema de freno (2) unido a la primera y segunda estructuras, estando el sistema de freno (2) separado del generador (3) a lo largo del eje de rotación (RA). También se describen métodos (200) para frenar una turbina eólica de accionamiento directo (160). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Turbina eólica de accionamiento directo

[0001] La presente divulgación se refiere a turbinas eólicas de accionamiento directo y a métodos para frenar dichas turbinas eólicas de accionamiento directo.

Antecedentes

[0002] Las turbinas eólicas modernas se utilizan habitualmente para suministrar electricidad a la red eléctrica. Las turbinas eólicas de este tipo constan generalmente de una torre y un rotor dispuesto sobre la torre. El rotor, que suele constar de un buje y una pluralidad de palas, se pone en rotación bajo la influencia del viento sobre las palas. Dicha rotación genera un par de torsión que normalmente se transmite a través de un eje del rotor a un generador, ya sea directamente ("accionado directamente" o "sin engranajes") o mediante el uso de una caja de engranajes. De este modo, el generador produce electricidad que puede suministrarse a la red eléctrica.

[0003] En las turbinas eólicas convencionales, la caja de engranajes aumenta la velocidad del rotor accionado por el viento. Esto reduce el tamaño necesario del generador. En los generadores de accionamiento directo utilizados normalmente en las turbinas eólicas marinas de accionamiento directo, el eje de rotor suele estar conectado directamente al buje de rotor. Así, las turbinas eólicas de accionamiento directo comprenden generadores que funcionan a la misma velocidad de rotación que el rotor con palas de turbina eólica y que, por tanto, tienen un diámetro mucho mayor que los generadores utilizados en las turbinas eólicas con caja de engranajes.

[0004] Uno de los retos de las turbinas eólicas de transmisión directa está relacionado con el sistema de frenado del rotor. Al no haber caja de engranajes, se necesita un momento de frenado relativamente grande para reducir la velocidad del rotor, por lo que hay que elegir las características del sistema de frenado para que resista el momento de frenado. Esta cuestión es cada vez más importante porque hay una tendencia a fabricar turbinas eólicas cada vez más grandes para captar más viento y convertir la energía del viento en electricidad. Las turbinas eólicas más grandes pueden requerir un mayor momento de frenado y este mayor momento de frenado puede implicar un aumento del tamaño de los sistemas de freno del rotor.

[0005] Debido a las limitaciones de espacio, la ubicación habitual del sistema de frenado del rotor en una turbina eólica de accionamiento directo es en el generador para que actúe entre el estátor y el rotor de generador. Sin embargo, la disposición actual del sistema de frenado en el generador limita el tamaño que puede alcanzar el sistema de frenado.

[0006] Además, y en relación con la disposición habitual del sistema de frenado en el generador, si las pinzas de freno (“brake callipers") son de tipo hidráulico, existe un riesgo importante de que las fugas de aceite alcancen el entrehierro del generador.

[0007] Además, la ruta de evacuación en el interior del generador se ve comprometida porque las pinzas de freno interfieren con el espacio libre mínimo requerido según la norma de seguridad.

[0008] Además, la accesibilidad para el intercambio de componentes, especialmente en el generador, se reduce significativamente por la presencia del sistema de frenado en el generador.

[0009] La presente divulgación proporciona ejemplos de turbinas eólicas de accionamiento directo y métodos que resuelven, al menos parcialmente, algunas de las desventajas mencionadas. Ejemplos de la técnica anterior se divulgan en EP1925820A1, DE102018100864A1 y CN201165940Y.

RESUMEN

[0010] En un aspecto, se proporciona una turbina eólica de accionamiento directo. La turbina eólica de accionamiento directo comprende un generador montado en un bastidor, el generador comprende un estátor de generador y un rotor de generador configurado para girar alrededor de un eje de rotación, el bastidor tiene una parte saliente que se extiende más allá del generador, la parte saliente comprende una primera estructura y una segunda estructura y uno o más rodamientos (“bearings") que conectan de forma giratoria la primera y la segunda estructura. La primera y la segunda estructura están configuradas para girar una respecto a la otra y alrededor del eje de rotación. La primera estructura está unida al estátor de generador y la segunda al rotor de generador. La turbina eólica de accionamiento directo comprende además un sistema de frenado unido a las primera y segunda estructuras, estando el sistema de frenado separado del generador a lo largo del eje de rotación.

[0011] En este aspecto, pueden evitarse las limitaciones o restricciones de espacio típicas del generador. Puede facilitarse la integración del sistema de frenado dentro de una turbina eólica de accionamiento directo. También se puede aumentar el tamaño del sistema de frenado, por ejemplo, las pinzas, y con ello el momento de frenado obtenido.

Así, la turbina eólica de transmisión directa puede diseñarse con un tamaño relativamente mayor para captar más viento y convertir la energía del viento en electricidad.

[0012] Además, es posible que en la turbina eólica de accionamiento directo de este aspecto no se vea comprometida una vía de evacuación en el interior del generador por el sistema de frenado, ya que se puede obtener un espacio libre mínimo necesario. Por lo tanto, pueden mejorarse las condiciones de seguridad.

[0013] Además, como el sistema de frenado puede estar separado del generador, puede evitarse el riesgo de que las fugas de aceite alcancen el entrehierro del generador.

[0014] Además, puede obtenerse una mayor accesibilidad al intercambio de componentes de la turbina eólica de accionamiento directo, en particular del generador. Esto puede facilitar las tareas de mantenimiento o reparación y reducir el tiempo necesario.

[0015] La ergonomía para los operarios en el interior de la góndola también mejora gracias a las características de este primer aspecto.

[0016] En otro aspecto, se proporciona un método para frenar una turbina eólica de accionamiento directo. La turbina eólica comprende un buje de rotor, un generador montado en un bastidor y un sistema de frenado; teniendo el bastidor una parte saliente que se extiende más allá del generador; comprendiendo la parte saliente primera y segunda estructuras configuradas para girar entre sí y alrededor de un eje de rotación y uno o más rodamientos que conectan de forma giratoria las primera y segunda estructuras; la primera estructura está unida a un estátor de generador y la segunda estructura está unida a un rotor de generador; estando el sistema de frenado unido a las primera y segunda estructuras y el sistema de frenado está separado del generador a lo largo del eje de rotación. El método comprende determinar en un controlador de la turbina eólica, una velocidad de rotación objetivo del buje de rotor, y ajustar una velocidad de rotación del buje de rotor a la velocidad de rotación objetivo controlando una fricción ejercida por el sistema de frenado.

[0017] En otro aspecto, se proporciona una turbina eólica de accionamiento directo. La turbina eólica de accionamiento directo comprende un buje de rotor con un cuerpo hueco, un generador montado en un bastidor alrededor de un eje de rotación, teniendo el generador un rotor y un estátor. El bastidor tiene una parte saliente que se extiende más allá del generador hacia el interior del cuerpo hueco del buje de rotor. La porción saliente comprende una estructura interior estacionaria unida al estátor de generador; una estructura exterior que está configurada para girar alrededor del eje de rotación y está unida al rotor de generador. La turbina eólica de accionamiento directo comprende además: un sistema de freno que comprende un disco unido a una de la estructura exterior y a la estructura interior y una pinza unida a la otra de la estructura exterior y a la estructura interior.

[0018] Las ventajas derivadas de este aspecto pueden ser similares a las mencionadas en relación con la turbina eólica de accionamiento directo del primer aspecto.

Breve descripción de los dibujos

[0019] A continuación, se describirán ejemplos no limitativos de la presente divulgación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica según un ejemplo;

la figura 2 ilustra una vista simplificada en sección transversal interna de una góndola y un buje de rotor de una turbina eólica según un ejemplo;

la figura 3 ilustra una vista en perspectiva y parcial de una parte saliente de un bastidor de la turbina eólica de la figura 1 según un ejemplo;

la figura 4 muestra una vista en sección parcial de un sistema de freno y de una parte saliente del bastidor de la turbina eólica de la figura 1 según un ejemplo; y

la figura 5 muestra un diagrama de flujo de un método para frenar una turbina eólica de transmisión directa según un ejemplo.

Descripción detallada de los ejemplos

[0020] En estas figuras se han utilizado los mismos signos de referencia para designar los elementos coincidentes.

[0021] La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de turbina eólica 160. Como se muestra, la turbina eólica 160 incluye una torre 170 que se extiende desde una superficie de apoyo 150, una góndola 161 montada en la torre 170 y un rotor 115 acoplado a la góndola 161. El rotor 115 incluye un buje giratorio 110 y al menos una pala 120 acoplada al buje 110 y que se extiende hacia el exterior. Por ejemplo, en el ejemplo ilustrado, el rotor 115 incluye tres palas 120. Sin embargo, en una realización alternativa, el rotor 115 puede incluir más o menos de tres palas 120. Cada pala 120 puede estar separada del buje 110 para facilitar la rotación del rotor 115 y convertir la energía cinética del viento en energía mecánica utilizable y, posteriormente, en energía eléctrica. Por ejemplo, el buje de rotor 110 puede estar acoplado de forma giratoria a un generador eléctrico 3 (figura 2) posicionado dentro de la góndola 161 o formando parte de la góndola para permitir la producción de energía eléctrica.

[0022] La turbina eólica 160 también puede incluir un controlador de turbina eólica 180 situado centralmente dentro de la góndola 161. Sin embargo, en otros ejemplos, el controlador 180 de la turbina eólica puede estar situado dentro de cualquier otro componente de la turbina eólica 160 o en un lugar exterior a la turbina eólica. Además, el controlador 180 puede estar acoplado comunicativamente a cualquier número de componentes de la turbina eólica 160 con el fin de controlar el funcionamiento de dichos componentes.

[0023] La turbina eólica 160 de la figura 1 puede colocarse en alta mar o en tierra.

[0024] El controlador de la turbina eólica 180 puede incluir uno o varios procesadores y dispositivos de memoria asociados configurados para realizar diversas funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, ejecutar los métodos, etapas, cálculos y similares y almacenar los datos pertinentes, tal como se divulga en el presente documento). El controlador de la turbina eólica puede realizar varias funciones diferentes, como recibir, transmitir y/o ejecutar señales de control de la turbina eólica y controlar el funcionamiento general de la turbina eólica. El controlador de la turbina eólica puede estar programado para controlar el funcionamiento general basándose en la información recibida de sensores que indiquen, por ejemplo, cargas, velocidad del viento, dirección del viento, turbulencia fallo de un componente y otros.

[0025] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "procesador" se refiere no sólo a los circuitos integrados mencionados en la materia como incluidos en un ordenador, sino también a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador lógico programable (“programmable logic controller” o PLC), un circuito integrado de aplicación específica y otros circuitos programables. El procesador también está configurado para calcular algoritmos de control avanzados y comunicarse con diversos protocolos basados en Ethernet o en serie (Modbus, OPC, CAN, etc.). Además, el/los dispositivo(s) de memoria puede(n) comprender elemento(s) de memoria que4ncl.uyan, entre otros, un medio legible por ordenador (por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (“random access memory” o RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disquete, una memoria de sólo lectura de disco compacto (“compact disc-read only memory” o CD-ROM), un disco magnetoóptico (“magneto-optical disk” o MOD), un disco versátil digital (“digital versatile disc” o DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria puede(n) estar configurado(s) para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, al ser implementadas por el (los) procesador(es), configuren el controlador para realizar las diversas funciones descritas en el presente documento.

[0026] La figura 2 ilustra una vista transversal interna simplificada de la góndola 161 y el buje de rotor 110 de una turbina eólica según un ejemplo. Algunos elementos de la turbina eólica 160 no se han ilustrado en aras de la claridad. Como se muestra, el generador 3 puede estar acoplado al buje de rotor 110 de la turbina eólica 160 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada. Así, la rotación del buje de rotor 110 acciona el generador 3.

[0027] Debe apreciarse que el bastidor 1 y el generador 3 pueden estar generalmente soportados dentro de la góndola 161 por un bastidor de soporte o bancada (“support frame or bedplate”) 17 posicionado encima de la torre 170 de la turbina eólica. La góndola 161 está acoplada de forma giratoria a la torre 170. La bancada 17 puede estar acoplada de forma giratoria a una torre de turbina eólica

[0028] Según un aspecto, se da a conocer una turbina eólica 160 de accionamiento directo según las figuras 1 y 2. La turbina eólica 160 comprende un generador 3 montado en un bastidor 1. El generador 3 comprende un estátor de generador 32 y un rotor de generador 31 configurado para girar alrededor de un eje de rotación RA. El bastidor 1 tiene una porción saliente 11 que se extiende más allá del generador 3. La porción saliente 11 comprende una primera estructura y una segunda estructura. La primera y la segunda estructura están configuradas para girar entre sí y alrededor del eje de rotación RA. La primera estructura está unida al estátor de generador 32 y la segunda estructura está unida al rotor de generador 31. La turbina eólica 160 comprende además un sistema de freno 2 unido a las primera y segunda estructuras. El sistema de freno está separado del generador 3 a lo largo del eje de rotación RA.

[0029] Los términos primera estructura y segunda estructura utilizados en el presente documento pueden ser intercambiables.

[0030] En el ejemplo ilustrado en la figura 2, la porción saliente 11 se extiende hacia el buje de rotor 110 de la turbina eólica 160 a lo largo del eje de rotación RA. Así, la porción saliente 11 puede extenderse en dirección barlovento (“upwind") a lo largo del eje de rotación RA.

[0031] En otro ejemplo, la porción saliente puede extenderse alejándose del buje de rotor 110 de la turbina eólica 160 a lo largo del eje de rotación RA. La parte saliente 11 puede extenderse hacia la bancada 17 o la torre 170, es decir, la parte saliente 11 puede posicionarse en dirección opuesta al buje de rotor 110 a lo largo del eje de rotación RA. Por lo tanto, la porción saliente 11 puede extenderse en dirección sotavento (“downwind") a lo largo del eje de rotación RA.

[0032] Puede definirse una distancia 50 entre el generador 3 y el sistema de freno 2, es decir, el sistema de frenado 2 puede colocarse separado del generador 3 o incluso de una carcasa o cubierta del generador 3. La distancia 50 puede verse claramente en la figura 2, donde el sistema de frenado 2 está posicionado en un extremo distal 19 de la porción saliente 11, estando el extremo distal 19 de la porción saliente 11 posicionado lejos del generador 3 a lo largo del eje de rotación RA. La distancia 50 también puede definirse cuando la porción saliente 11 se extiende hacia la bancada 17 o la torre 170.

[0033] En referencia a la figura 2, la porción saliente 11 puede ser una porción delantera del bastidor 1. En este caso, el bastidor 1 puede tener una porción trasera 16 orientada hacia la bancada 17 de la turbina eólica 160.

[0034] En un ejemplo, la primera estructura puede ser una estructura interior 13 y la segunda una estructura exterior 12. Este ejemplo puede verse en la figura 2. En otro ejemplo, la primera estructura puede ser una estructura exterior y la segunda una estructura interior. En ambos ejemplos, la estructura interior y la exterior pueden girar entre sí y alrededor del eje de rotación RA.

[0035] Según un ejemplo de turbina eólica 160 de accionamiento directo, la estructura exterior 12 puede estar conectada operativamente al buje de rotor 110 a través del rotor de generador 31. Esto último puede conseguirse, por ejemplo, mediante una serie de pernos 4 como se muestra en la figura 2. Los pernos 4 unen el buje de rotor 110, la estructura exterior 12 y el rotor de generador 31 de tal manera que al menos una parte del rotor de generador 31 queda emparedada (“sandwiched") por el buje de rotor 110 y la estructura exterior 12. Esta unión de ejemplo puede permitir transmitir el movimiento de rotación del buje de rotor 110 a la estructura exterior 12 a través del rotor de generador 31. A la inversa, si la estructura exterior 12, por ejemplo, está frenada, el rotor de generador 31 y el buje de rotor 110 pueden estarlo también.

[0036] En otro ejemplo, la unión puede conseguirse mediante cualquier elemento de fijación disponible en el mercado o incluso mediante soldadura.

[0037] Como se muestra en la figura 2, la primera estructura puede tener una región ahusada 18 hacia el buje de rotor 110. La segunda estructura puede estar montada de forma giratoria sobre la región ahusada 18, es decir, la segunda estructura puede girar sobre el eje de rotación RA y la primera estructura. La región ahusada 18 puede sobresalir del generador 3, al menos parcialmente, hacia el buje de rotor 110.

[0038] Como se ilustra, la turbina eólica de transmisión directa 160 puede comprender además un par de rodamientos 15 entre la segunda estructura, por ejemplo la estructura exterior 12, y la primera estructura, por ejemplo la estructura interior 13. El par de rodamientos 15 puede estar separado entre sí a lo largo del eje de rotación RA. Alternativamente, un único rodamiento puede conectar de forma giratoria la primera estructura y la segunda estructura.

[0039] Siguiendo con el ejemplo de la figura 2, al menos una parte de la porción saliente 11 puede colocarse en una habitación 111 definida en el interior del buje de rotor 110. La sala 111 puede proporcionar espacio suficiente para elegir el sistema de frenado 2 con un tamaño significativamente grande. La sala 111 puede definirse como el cuerpo hueco del buje de rotor 110.

[0040] En la figura 2, el rotor de generador 31 rodea al estátor de generador 32. Sin embargo, en otros ejemplos, el estátor generador puede rodear al rotor de generador. En estos otros ejemplos, el rotor de generador puede estar asociado al buje de rotor y el estátor de generador puede estar asociado a la estructura interior como cualquiera de los ejemplos aquí divulgados con respecto a un rotor de generador que rodea al estátor de generador.

[0041] La figura 3 ilustra una vista en perspectiva y parcial de una parte saliente de una estructura de la turbina eólica de la figura 1 según un ejemplo. Como se muestra en las figuras 2 y 3, la estructura exterior 12 y la estructura interior 13 están posicionadas concéntricamente alrededor del eje de rotación RA, la estructura interior 13 está posicionada entre la estructura exterior 12 y el eje de rotación RA. Aunque el ejemplo ilustrado en la figura 2 muestra la estructura exterior 12 y la estructura interior 13 con forma de tambor (“drum-like shape”), alternativamente la estructura exterior 12 como segunda estructura o la estructura interior 13 como primera estructura pueden estar formadas por una pluralidad de brazos conectores dispuestos alrededor del eje de rotación RA.

[0042] La figura 4 muestra una vista en sección transversal parcial de un sistema de frenado y una parte saliente del bastidor de la turbina eólica de la figura 1 según un ejemplo.

[0043] En un ejemplo, el sistema de frenado 2 puede comprender un disco 21 y una pinza 22, el disco 21 puede estar unido a una de las primera y segunda estructuras y la pinza 22 puede estar unida a la otra. En un ejemplo concreto, el disco 21 puede estar fijado a la segunda estructura y la pinza 22 a la primera. En ambos casos, el disco 21 puede tener generalmente "forma de anillo" y puede estar fabricado con un material metálico o similar.

[0044] Refiriéndose ahora a los ejemplos de las figuras 3 y 4, puede verse que el disco 21 está unido a la estructura exterior 12 y la pinza 22 a la estructura interior 13. En otro ejemplo, el disco 21 puede estar unido a la estructura interior 13 y la pinza 22 a la estructura exterior 12.

[0045] En otros ejemplos, el sistema de frenado 2 puede tener una pluralidad de pinzas dispuestas circularmente alrededor del eje de rotación RA. Las pinzas 22 pueden estar colocadas regularmente con respecto al disco 21. La pinza 22 puede tener una serie de pastillas (“pads”) configuradas para provocar fricción entre la pinza 22 y el disco 21 para, al menos, reducir, mantener o aumentar la velocidad de rotación de la estructura exterior 12. Por consiguiente, la pinza puede sujetar el disco 21. De este modo, la estructura exterior 12 puede girar sustancialmente más rápido, más despacio o la velocidad de giro puede no variar.

[0046] Además, el sistema de frenado 2 puede utilizarse como freno de estacionamiento estacionario para impedir sustancialmente el movimiento de rotación de la estructura exterior 12 con respecto a la estructura interior 13. En este caso, la velocidad de rotación de la estructura exterior 12 puede mantenerse inalterada y ser sustancialmente nula.

[0047] Además, el sistema de frenado 2 puede utilizarse para controlar el movimiento de rotación de la estructura exterior 12 con respecto a la estructura interior 13. Por ejemplo, puede producirse una velocidad de rotación sustancialmente constante de la estructura exterior 12.

[0048] Como se muestra en la figura 3, la pinza 22 puede estar dispuesta entre el eje de rotación RA y el disco 21. De este modo, el diámetro del disco 21 puede aumentar hacia el exterior del eje de rotación RA. El tamaño de la pinza 22 puede elegirse para que coincida con el tamaño de la sección transversal de un disco 21 más grande.

[0049] En un ejemplo de turbina eólica 160 de accionamiento directo, la pinza 22 puede estar conectada operativamente al estátor de generador 31 a través de la primera estructura del bastidor 1 y el disco 21 puede estar conectado operativamente al rotor de generador 31 a través de la segunda estructura. De este modo, el sistema de frenado 2 puede actuar sobre el rotor de generador 31. Cuando se acciona el sistema de frenado 2, éste puede hacer que el rotor de generador 31 disminuya su velocidad.

[0050] En otro ejemplo, el disco 21 puede estar dispuesto entre el eje de rotación RA y la pinza 22. En este ejemplo, el disco 21 puede estar unido a la estructura interior 13 y la pinza 22 a la estructura exterior 12.

[0051] Siguiendo con los ejemplos de las figuras 3 y 4, la pinza 22 puede tener una sección transversal en forma de U para recibir la sección transversal del disco 21. Una cavidad 24 definida por la sección transversal en forma de U de la pinza 22 puede estar orientada hacia el exterior del eje de rotación RA. La cavidad 24 puede recibir al menos una parte de la sección transversal del disco 21.

[0052] En referencia ahora a la figura 4, el disco 21 puede estar unido a la segunda estructura mediante espaciadores 23. La distancia 50 puede incrementarse mediante un espaciado 51 entre el disco 21 y la segunda estructura, por ejemplo, la estructura exterior 12. Los espaciadores 23 pueden aumentar aún más la distancia 50 entre el sistema de frenado 2 y el generador 3. Los espaciadores 23 pueden elegirse para ajustar la holgura entre la parte saliente 11 y el sistema de frenado 2 a lo largo del eje de rotación RA. Un mayor espacio libre puede permitir la instalación de un sistema de frenado 2 más grande, en particular una pinza 22 más grande.

[0053] En algunos ejemplos, el sistema de frenado 2 puede estar accionado por un sistema hidráulico para actuar sobre las pastillas de la pinza 22 para ejercer presión sobre el disco 21. El sistema hidráulico puede tener una bomba, un depósito de presión o similar en comunicación fluida con los pistones para aplicar una fuerza a las pastillas. Para controlar el sistema de frenado 2, el controlador 180 puede enviar una orden a la bomba o al depósito de presión para aumentar o disminuir o mantener la presión del fluido del sistema hidráulico y transferir así la presión del fluido a los pistones y así a las pastillas de la pinza 22.

[0054] En ejemplos alternativos, el sistema de frenado 2 puede basarse en tecnología electromecánica. En lugar del sistema hidráulico, un actuador eléctrico vinculado a la pinza 22 puede recibir la orden correspondiente del controlador 180 para controlar la fricción ejercida sobre el disco 21 y así la velocidad de rotación de la estructura exterior 12.

[0055] La figura 5 muestra un diagrama de flujo de un método 200 para frenar una turbina eólica de accionamiento directo según un ejemplo. La turbina eólica 160 puede ser la ilustrada en las figuras 1 ó 2 y, por lo tanto, incluye el controlador 180 de la turbina eólica.

[0056] Según un aspecto, se proporciona un método 200 para frenar una turbina eólica 160 de accionamiento directo. La turbina eólica 160 comprende: un buje de rotor 110 y un generador 3 montado en un bastidor 1. La turbina eólica 160 comprende además un sistema de frenado 2. El bastidor tiene una porción saliente 11 que se extiende más allá del generador 3. La porción saliente 11 comprende una primera y una segunda estructura configuradas para girar entre sí y alrededor de un eje de rotación RA. La primera estructura está unida a un estátor de generador 32 y la segunda estructura está unida a un rotor de generador 31, el sistema de frenado 2 está unido a la primera y segunda estructuras y el sistema de frenado 2 está separado del generador 3 a lo largo del eje de rotación RA. El método 200 comprende determinar 201, en el controlador 180 de la turbina eólica 160, una velocidad de rotación objetivo del buje de rotor 110. El método 200 comprende además ajustar 202 una velocidad de rotación del buje de rotor 110 a la velocidad de rotación objetivo controlando la fricción ejercida por un sistema de frenado 2.

[0057] En algunos ejemplos del método 200, éste puede comprender además la aplicación de fricción con una pinza al disco 21 fijado a la segunda estructura hasta que se detenga una rotación del buje de rotor 110. La rotación puede detenerse con respecto al eje de rotación RA.

[0058] El momento de frenado puede obtenerse por el método 200 de forma escalonada o continua.

[0059] En un funcionamiento de ejemplo, un movimiento de rotación del buje de rotor 110 puede transmitirse al rotor de generador 31 porque pueden estar sujetos mediante pernos 4. Una cantidad de movimiento de rotación, por ejemplo una vuelta, del buje de rotor 110 alrededor del eje de rotación RA puede significar la misma cantidad de movimiento de rotación del rotor de generador 31 porque se trata de una turbina eólica 100 de transmisión directa. La estructura exterior 12 también puede girar la misma cantidad de movimiento rotacional porque está unida al rotor de generador 31, por ejemplo mediante pernos 4. Así pues, la estructura exterior 12 puede girar con respecto a la estructura interior 13. En el ejemplo de las figuras 2 ó 3, el disco 21 está sujeto a la estructura exterior 12 y las pinzas 22 están sujetas a la estructura interior 13. Por lo tanto, si el buje de rotor 110 gira alrededor del eje de rotación RA, el disco 21 también lo hace.

[0060] El controlador 180 determina una velocidad de rotación objetivo del buje de rotor 110. La velocidad de giro del buje de rotor 110 puede ser comparada con la velocidad de giro objetivo, por ejemplo, por el controlador 180. En función de esta comparación, la fricción del disco 21, controlada por el controlador 180, puede reducirse, aumentarse 0 mantenerse. A modo de ejemplo, si una diferencia entre la velocidad de rotación del buje de rotor 110 y la velocidad de rotación objetivo está fuera de un rango predeterminado, el controlador 180 puede activar el sistema de frenado 2 para que aumente o disminuya sustancialmente la fricción al disco 21 para ajustar la velocidad de rotación. Si la diferencia entre la velocidad de rotación del buje de rotor 110 y la velocidad de rotación objetivo se encuentra dentro de un intervalo predeterminado, el controlador 180 puede activar el sistema de frenado 2 para mantener sustancialmente la fricción en el disco 21.

[0061] La pinza 22 puede ejercer presión sobre el disco 21 para generar fricción. Por lo tanto, la velocidad de giro del rotor de generador 31 y de la estructura exterior 12 puede aumentarse, reducirse, mantenerse o incluso pueden detenerse en función de la fricción generada entre el disco 21 y la pinza 22. En función de la cantidad de presión ejercida sobre el disco 21, la velocidad de giro del buje de rotor 110, puede ajustarse, por ejemplo, aumentarse, mantenerse, reducirse o incluso detenerse. Una mayor cantidad de fricción puede significar una reducción de la velocidad de giro, una menor cantidad de fricción puede significar un aumento de la velocidad de giro y una cantidad de fricción invariable puede significar una velocidad de giro sin cambios.

[0062] La operación de frenado de ejemplo anterior se ha representado en relación con dos escenarios: el primero, en el que el rotor 115 ya está girando en torno al eje de rotación RA y el sistema de frenado 2 se acciona entonces. En el segundo, el sistema de frenado 2 puede accionarse cuando el rotor 115 ya está parado o, al menos, cuando no se ha definido sustancialmente ningún movimiento de rotación. Esto último puede ocurrir, por ejemplo, cuando la turbina eólica 2 está averiada o deben realizarse tareas de mantenimiento. De este modo, puede asegurarse un estado de parada del rotor 115.

[0063] Según otro aspecto, se proporciona una turbina eólica 160 de accionamiento directo. La turbina eólica 160 de este aspecto comprende un buje de rotor 110 que tiene un cuerpo hueco y un generador 3 montado en un bastidor 1 alrededor de un eje de rotación RA. El generador 3 tiene un rotor de generador 31 y un estátor de generador 32. El bastidor 1 tiene una porción saliente 11 que se extiende más allá del generador 3 dentro del cuerpo hueco del buje de rotor 110. La porción saliente 11 comprende una estructura interior estacionaria 13 unida al estátor de generador 32. La porción saliente 11 comprende además una estructura exterior 12 que está configurada para girar alrededor del eje de rotación RA y está unida al rotor de generador 31. La turbina eólica de transmisión directa 160 comprende además un sistema de frenado 2 que comprende un disco 21 fijado a una de la estructura exterior 12 y a la estructura interior 13 y una pinza 22 fijada a la otra de la estructura exterior 12 y a la estructura interior 13.

[0064] En un ejemplo, el disco 21 puede estar unido a la estructura exterior 12 y la pinza 22 puede estar unida a la estructura interior 13. En otro ejemplo, el disco 21 puede estar unido a la estructura interior 13 y la pinza 22 puede estar unida a la estructura exterior 12.

[0065] Según un ejemplo de este aspecto, la estructura exterior 12 y la estructura interior 13 pueden estar posicionadas concéntricamente alrededor del eje de rotación RA, la estructura interior 13 puede estar posicionada entre la estructura exterior 12 y el eje de rotación RA.

[0066] En otro ejemplo, la estructura interior puede tener una región ahusada 18 hacia el cuerpo hueco del buje de rotor 110, la estructura exterior 12 puede estar montada de forma giratoria en la región ahusada.

[0067] En otro ejemplo, el sistema de frenado 2 puede estar alejado del generador 3 a lo largo del eje de rotación RA.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una turbina eólica de accionamiento directo (160) que comprende:

un generador (3) montado en un bastidor (1), comprendiendo el generador (3) un estátor de generador (32) y un rotor de generador (31) configurado para girar alrededor de un eje de rotación (RA), el bastidor (1) tiene una porción saliente (11) que se extiende más allá del generador (3), comprendiendo la porción saliente (11) una primera estructura, una segunda estructura y uno o más rodamientos que conectan de forma giratoria la primera y la segunda estructura; en el que la primera y la segunda estructura están configuradas para girar una con respecto a la otra y alrededor del eje de rotación (RA); y en la que la primera estructura está unida al estátor de generador (32) y la segunda estructura está unida al rotor de generador (31);

un sistema de frenado (2) unido a las primera y segunda estructuras, estando el sistema de frenado (2) separado del generador (3) a lo largo del eje de rotación (RA).

2. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 1, en la que la parte saliente (11) se extiende hacia un buje de rotor (110) de la turbina eólica a lo largo del eje de rotación (RA).

3. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 1, en la que la parte saliente (11) se extiende alejándose de un buje de rotor (110) de la turbina eólica a lo largo del eje de rotación (RA).

4. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 1, en la que la primera estructura es una estructura interior (11) y la segunda estructura es una estructura exterior (12).

5. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 4, en la que la estructura exterior (12) y la estructura interior (13) están posicionadas concéntricamente alrededor del eje de rotación (RA), estando la estructura interior (13) posicionada entre la estructura exterior (12) y el eje de rotación (RA).

6. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 1, en la que la primera estructura es una estructura exterior y la segunda estructura es una estructura interior.

7. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, en la que el sistema de frenado (2) comprende un disco (21) y una pinza (22), estando el disco (21) unido a una de las primera y segunda estructuras y la pinza (22) unida a la otra.

8. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 7, en la que el disco (21) está unido a la segunda estructura y la pinza (22) está unida a la primera estructura.

9. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 8, en la que la pinza (22) está dispuesta entre el eje de rotación (RA) y el disco (21).

10. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según cualquiera de las reivindicaciones 7 - 9, en la que la pinza (22) tiene una sección transversal en forma de U para recibir la sección transversal del disco (21), y una cavidad (24) definida por la sección transversal en forma de U de la pinza (22) está orientada hacia el exterior del eje de rotación (RA).

11. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 8, en la que el disco (21) está unido a la segunda estructura (12) mediante espaciadores (23).

12. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 1, en la que el sistema de frenado (2) está posicionado en un extremo distal de la porción saliente (11), estando el extremo distal de la porción saliente (11) posicionado separado del generador (3) a lo largo del eje de rotación (RA).

13. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según cualquiera de las reivindicaciones 7 - 11, en la que la pinza (22) está conectada operativamente al estátor de generador (32) a través de la primera estructura del bastidor (1) y el disco (21) está conectado operativamente al rotor de generador (31) a través de la segunda estructura.

14. La turbina eólica de accionamiento directo (160) según la reivindicación 2, en la que la primera estructura tiene una región ahusada (18) hacia un buje de rotor (110), estando la segunda estructura montada de forma giratoria sobre la región ahusada (18).

15. Un método (200) para frenar una turbina eólica de accionamiento directo (160) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 14, comprendiendo el método:

determinar (201) en un controlador (180) de la turbina eólica (160), una velocidad de rotación objetivo del buje de rotor (110);

ajustar (202) una velocidad de rotación del buje de rotor a la velocidad de rotación objetivo controlando una fricción ejercida por el sistema de frenado (2).