ES2629802T3 - Máquina eléctrica con aberturas en la parte inferior de la placa de cojinete - Google Patents

Máquina eléctrica con aberturas en la parte inferior de la placa de cojinete Download PDF

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Abstract

Máquina eléctrica, en particular para accionar submarinos, con - un rotor de tipo campana (7), - un estator (6) que se encuentra dispuesto radialmente por fuera o dentro del rotor de tipo campana (7), - varios inversores (9) y/o al menos un dispositivo de control que se encuentran dispuestos en el interior del rotor de tipo campana (7) y que se utilizan para activar el estator (6) o los inversores (9), y - una parte inferior de la placa de cojinete (1), en la cual se encuentra montado el rotor de tipo campana, donde - la parte inferior de la placa de cojinete (1) presenta una o varias aberturas (3), de manera que a través de la abertura/de cada abertura (3) puede extraerse del rotor de tipo campana (7) el inversor (9) dispuesto axialmente detrás o el dispositivo de control dispuesto axialmente detrás, y - la parte inferior de la placa de cojinete (1) presenta un contorno externo en forma de un círculo primitivo.

Description

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DESCRIPCION
Maquina electrica con aberturas en la parte inferior de la placa de cojinete
La presente invencion hace referencia a una maquina electrica con un rotor de tipo campana, un estator que se encuentra dispuesto radialmente por fuera o dentro del rotor de tipo campana, varios inversores (elementos de ajuste) y/o al menos un dispositivo de control, los cuales estan dispuestos en el interior del rotor de tipo campana y se utilizan para activar el estator o los inversores, y una parte inferior de la placa de cojinete, en la cual se encuentra montado el rotor de tipo campana. En particular, la presente invencion hace referencia a maquinas de campo giratorio alimentadas por inversores, con elementos de ajuste electronicos para accionar submarinos.
Maquinas de campo giratorio alimentadas por inversores, en particular para el accionamiento por propulsion de un submarino, se conocen por ejemplo por los documentos EP 0 194 433 B1 y WO 2004/068694 A1. Para alcanzar un accionamiento compacto, los rotores estan realizados como rotores de tipo campana. El espacio interno del rotor de tipo campana se utiliza para el alojamiento de inversores que sirven para el suministro de potencia para los bobinados del estator. Los inversores estan fijados en un armazon soporte del inversor, en el interior del rotor de tipo campana. En el lado abierto del rotor se encuentra una placa de cojinete, provista de aberturas de servicio en el area superior. Las aberturas mencionadas posibilitan el acceso del lado frontal hacia secciones del elemento de ajuste. Para que se garantice el acceso a todos los elementos de ajuste, el soporte junto con el elemento de ajuste esta montado de forma giratoria en la carcasa del soporte. Un apoyo de esa clase, sin embargo, puede realizarse solo de forma comparativamente costosa.
Para eviar realizar esa inversion en cuanto a la capacidad de rotacion del soporte y de los inversores, los inversores pueden localizarse tambien fuera de la maquina, del modo convencional. Sin embargo, en comparacion con la solucion mencionada en primer lugar, esto conduce a una necesidad de espacio aumentada, as! como a una compatibilidad electromagnetica esencialmente negativa, y a una radiacion aumentada del campo de dispersion. En el caso de la solucion con los inversores dentro del accionamiento, a saber, tambien los cables desde los inversores hacia el estator se extienden dentro de la maquina, as! como dentro de la carcasa, de manera que pueden impedirse en gran medida radiaciones electromagneticas, sin medidas adicionales.
Por el documento WO 2004/112220 A1 se conoce un motor de rotor de tipo campana, en donde entre el cubo del rotor y el arbol del rotor esta conformado un espacio intermedio en donde estan colocados componentes de accionamiento. Los componentes de accionamiento rodean de forma anular el arbol del rotor y, por eso, de manera ventajosa, estan divididos en segmentos anulares individuales. Estos pueden cambiarse a traves de pasos proporcionados en la placa de cojinete.
De este modo, el objeto de la presente invencion consiste en perfeccionar a este respecto una maquina electrica de la clase mencionada en la introduccion, de manera que la misma sea muy conveniente con respecto al servicio, con una inversion reducida.
De acuerdo con la invencion, dicho objeto se alcanzara a traves de una maquina electrica, en particular para el accionamiento de submarinos, con un rotor de tipo campana, un estator que se encuentra dispuesto radialmente por fuera o dentro del rotor de tipo campana, varios inversores y/o al menos un dispositivo de control que se encuentran dispuestos en el interior del rotor de tipo campana y que se utilizan para activar el estator o los inversores, y una parte inferior de la placa de cojinete, en la cual se encuentra montado el rotor de tipo campana, donde la parte inferior de la placa de cojinete presenta una o varias aberturas, de manera que a traves de la abertura/de cada abertura puede extraerse del rotor de tipo campana el inversor dispuesto axialmente detras o el dispositivo de control dispuesto axialmente detras, y la parte inferior de la placa de cojinete presenta un contorno externo en forma de un clrculo primitivo. De este modo, el arbol se encuentra soportado de forma suficiente hacia abajo, para trabajos de servicio. De este modo, la parte superior de la placa de cojinete puede desmontarse para trabajos de servicio.
De este modo, de manera ventajosa, puede prescindirse de la capacidad de rotacion de las partes activas del estator, as! como de los inversores conectados. El inversor/los inversores, sin embargo, pueden cambiarse tambien en la parte inferior de la maquina electrica, aunque la parte inferior de la placa de cojinete, sobre la cual esta montada el rotor, no pueda ser desmontada. En cambio, la parte superior de la placa de cojinete no es crltica y puede desmontarse, o igualmente puede estar realizada con aberturas.
De manera preferente, las aberturas poseen respectivamente de modo esencial el contorno del inversor asociado que se encuentra detras o del dispositivo de control que se encuentra detras. Cada abertura, de este modo, naturalmente es un poco mas grande que el componente situado detras, de manera que el componente puede ser cambiado a traves de la respectiva abertura.
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Ademas, en el rotor de tipo campana pueden estar dispuestos ventiladores radiales para ventilar los inversores. De manera alternativa o adicional, el inversor puede presentar una refrigeracion por llquido. Las refrigeraciones de esa clase conducen a un grado de efectividad aumentado de la maquina electrica.
Ademas, el rotor de tipo campana puede estar provisto de imanes permanentes. De este modo puede realizarse un rotor con pocas perdidas.
En correspondencia con otro perfeccionamiento, los polos de la maquina electrica pueden estar segmentados en direccion axial. Tambien esto conduce a una reduccion de las perdidas.
En correspondencia con otra forma de ejecucion, la culata del estator presenta una refrigeracion por llquido. Tambien en el rotor de tipo campana pueden proporcionarse aletas para ventilar las cabezas de bobina del estator. Las medidas mencionadas implican igualmente una mejora del grado de efectividad de la maquina electrica.
Asimismo, en el rotor de tipo campana puede estar dispuesto un riel anular, adicionalmente con masas magneticamente suaves para el suministro de corriente de los inversores. Las masas magneticamente suaves garantizan una realizacion con poca induccion del suministro de corriente.
Ademas, en los inversores, en el rotor de tipo campana, en el estator y/o en la parte inferior de la placa de cojinete estan dispuestas masas de atenuacion para la atenuacion acustica. Gracias a ello pueden reducirse en gran medida vibraciones acusticas que son generadas por excitaciones no deseadas.
En correspondencia con otra forma de ejecucion se preve que los inversores sean sostenidos y refrigerados en el rotor de tipo campana a traves de un armazon soporte refrigerado por doble pared. Esto conduce a una descarga de calor efectiva desde los inversores, otorgando una doble funcionalidad al armazon soporte.
De acuerdo con la invention, dentro del rotor de tipo campana, tambien puede estar dispuesto eventualmente un dispositivo de control segmentado que comprende un ordenador de control de la velocidad de rotation o una unidad de control de la bomba. Gracias a ello puede ahorrarse mas espacio y puede aprovecharse mejor el espacio que se encuentra en la maquina electrica.
La presente invencion se explicara en detalle mediante los dibujos anadidos; donde dichos dibujos muestran:
Figura 1: una parte inferior de la placa de cojinete, segun la presente invencion;
Figura 2: una maquina electrica de acuerdo con la invencion, con parte superior de la placa de cojinete retirada; y
Figura 3: un corte axial a traves de la parte superior de una maquina electrica de acuerdo con la invencion, con refrigeracion especial.
Los ejemplos de ejecucion descritos en detalle a continuation representan formas de ejecucion preferentes de la presente invencion.
La parte inferior de la placa de cojinete 1 representada en la figura 1 posee esencialmente un contorno externo en forma de un clrculo primitivo, con un clrculo primitivo 2 cortado en el area axial, para el apoyo del arbol de la maquina. En la direccion circunferencial, distribuidas de forma regular, se proporcionan aberturas 3 en forma de panal. En este caso, las aberturas 3 estan realizadas de forma hexagonal, con disminuciones correspondientes hacia el centro.
En la figura 2 se representa de forma esquematica una maquina de campo giratorio alimentada por inversores, de acuerdo con la invencion, con elementos de ajuste electronicos. Con la parte inferior de la placa de cojinete 1 que posee las aberturas 3, se encuentra montado el arbol 4 de la maquina electrica. Una carcasa 5 tubular rodea un estator 6 cillndrico hueco. Un rotor de tipo campana 7 esta conectado de forma resistente a la torsion con el arbol 4 en el lado A (lado de salida de la maquina). Este presenta imanes permanentes 8. En el interior del rotor de tipo campana 7 se encuentra un espacio cillndrico que se utiliza para los inversores 9. En este caso se trata de diez inversores o modulos inversores. En el caso de un modulo inversor, a modo de ejemplo, dos o mas inversores monofasicos pueden estar ensamblados formando un modulo. Con los inversores 9 (eventualmente agrupados formando modulos inversores) las barras del estator pueden ser activadas de forma individual. Los inversores 9 son sostenidos en el interior del rotor de tipo campana 7 a traves de un armazon soporte del inversor 10. Para una mayor claridad no se representaron los elementos de union entre los inversores 9 individuales. Sin embargo, usualmente estos son necesarios para estabilizar de forma suficiente los inversores en el espacio interno de la maquina.
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Para cambiar o reparar los inversores 9, los mismos pueden ser extraldos facilmente desde la parte superior de la maquina cuando la parte superior de la placa de cojinete esta desmontada. Los inversores 9 en la parte inferior de la maquina pueden ser extraldos igualmente desde su armazon de sujecion 10, a traves de las aberturas 3 asociadas a estos de forma individual. Gracias a las aberturas no es necesario girar el estator 6 junto con el armazon soporte del inversor 10, con los inversores 9, para desmontar estos ultimos de la maquina. Mas bien, puede accederse directamente a cada inversor 9 o a cada modulo inversor de forma sencilla.
Para mejorar la ventilacion de los inversores 9 en el rotor de tipo campana 7, se encuentran dispuestos ventiladores radiales, no representados en la figura 2. Los mismos se encargan de una corriente de aire orientada radialmente alrededor de los inversores 9. De manera adicional, los inversores 9 estan provistos de una refrigeracion por agua (tampoco representada) para poder realizar equipos auxiliares lo mas reducidos posibles.
Preferentemente, la maquina se encuentra excitada de forma permanente para obtener una maquina optimizada en cuanto al grado de efectividad, sin perdidas elevadas del rotor. Para reducir las perdidas, los imanes o polos son ademas segmentados.
Para realizar una refrigeracion sin ruidos y efectiva del resto del motor, a modo de ejemplo, la culata del estator es refrigerada con agua. Sin embargo, una refrigeracion de esa clase (anillo de refrigeracion con perforaciones de refrigeracion que se extienden de forma axial) es muy costosa. Por una parte, las perforaciones de refrigeracion axiales largas solo pueden realizarse con dificultad y, por otra parte, las desviaciones de los tubos de refrigeracion en los lados frontales representan siempre puntos con un peligro aumentado de faltas de estanqueidad. Por lo tanto, se considera especialmente ventajoso, refrigerar la culata del estator del modo representado en la figura 3. En este caso, el anillo de refrigeracion se compone de un anillo interno 11 y de un anillo externo 12. El anillo externo 12 posee una "rosca interna en trapecio" de varios pasos. Ademas, este se encuentra contraldo en el anillo interno 11 y soldado con el mismo a traves de costuras de soldadura 13. Entre los dos anillos resultan de este modo varios canales de refrigeracion en forma de helices, los cuales se extienden de forma paralela. En el caso de una rosca interna en trapecio de dos pasos, en la entrada E1 del primer canal, la cual se encuentra en el lado A de la maquina electrica, es bombeada agua de refrigeracion, esta circula a traves del canal de refrigeracion en forma de helice y abandona la culata del estator en el lado B, en la salida A1. En el lado B, el refrigerante es bombeado hacia la entrada E2, atravesando el segundo canal de refrigeracion en la direccion del lado A y abandonando all! el anillo de refrigeracion en la salida A2. A traves de la refrigeracion contrarrotante, la culata del estator es refrigerada igualmente en el lado A, como en el lado B. Puede prescindirse ademas de camaras de desviacion, de manera que se reduce el peligro de la falta de estanqueidad. Ademas, los pasos multiples cumplen con las exigencias de redundancia con respecto a la falla de un sistema. Mediante acoplamientos rapidos y bridas o atornilladuras fijas, la refrigeracion del estator puede conectarse a un sistema de refrigeracion externo o interno.
Radialmente dentro del anillo de refrigeracion 11, 12 se encuentra la parte activa del estator 14 con las cabezas de bobinas 15. Dentro de la parte activa del estator 14 se encuentra la campana del rotor 16 con la parte activa del rotor 17. En la parte activa del rotor 17 o de la campana del rotor 16 se proporcionan aletas 18 dispuestas de forma axial, tanto en el lado A, como tambien en el lado B, para ventilar las cabezas de bobina 15 del estator. Las aletas 18 se encargan del flujo de ventilacion alrededor de las cabezas de bobina 15, marcado con flechas en la figura 3.
Para el suministro de corriente de los inversores, en el armazon soporte del inversor se proporciona un riel anular con poca inductancia, el cual contiene sobre el riel masas magneticamente suaves de forma correspondiente. Tambien el distribuidor de senales esta dispuesto de forma anular y, para la activacion de los inversores 9 dispuestos alrededor del arbol 4, se encuentra axialmente entre la placa de cojinete y el armazon soporte del inversor 10. Preferentemente, los inversores estan realizados de manera que pueden ser alimentados tanto con corriente continua, como tambien con corriente alterna mediante rectificadores.
Puesto que la geometrla de las partes activas de la maquina electrica nunca puede adaptarse completamente a la forma de la excitacion electrica, forzosamente se producen vibraciones no deseadas de los componentes de la maquina electrica. Estas son atenuadas a traves de "masas acusticas" proporcionadas especialmente en los componentes de la maquina. Para evitar oscilaciones mas fuertes del motor en un submarino, pueden fijarse ademas en el submarino apoyos adicionales por encima del eje del motor.
Ademas, la refrigeracion de los inversores puede respaldarse gracias a ello, de manera que el armazon soporte del inversor se encuentra refrigerado por doble pared. Por lo tanto, este puede realizarse al menos en partes con paredes multiples, de manera que refrigerante puede atravesar las mismas.
En una forma de ejecucion alternativa de la maquina electrica de acuerdo con la invencion, los inversores estan dispuestos en la mitad superior de la maquina, para garantizar un acceso mas sencillo. En la mitad inferior se encuentran dispuestos otros elementos de control, como ordenadores de control de la velocidad de rotacion o elementos de control de la bomba y similares. En ese caso, las aberturas en la parte inferior de la placa de cojinete deben realizarse de forma correspondiente.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Maquina electrica, en particular para accionar submarinos, con
    - un rotor de tipo campana (7),
    - un estator (6) que se encuentra dispuesto radialmente por fuera o dentro del rotor de tipo campana (7),
    - varios inversores (9) y/o al menos un dispositivo de control que se encuentran dispuestos en el interior del rotor de tipo campana (7) y que se utilizan para activar el estator (6) o los inversores (9), y
    - una parte inferior de la placa de cojinete (1), en la cual se encuentra montado el rotor de tipo campana,
    donde
    - la parte inferior de la placa de cojinete (1) presenta una o varias aberturas (3), de manera que a traves de la abertura/de cada abertura (3) puede extraerse del rotor de tipo campana (7) el inversor (9) dispuesto axialmente detras o el dispositivo de control dispuesto axialmente detras, y
    - la parte inferior de la placa de cojinete (1) presenta un contorno externo en forma de un clrculo primitivo.
  2. 2. Maquina electrica segun la reivindicacion 1, donde la parte inferior de la placa de cojinete (1) posee varias aberturas (3) distribuidas en direccion circunferencial, las cuales respectivamente poseen esencialmente el contorno del inversor (9) asociado que se encuentra detras, en la proyeccion axial.
  3. 3. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde en el rotor de tipo campana (7) se encuentran dispuestos ventiladores radiales para ventilar los inversores (9).
  4. 4. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde los inversores (9) presentan una refrigeracion por llquido.
  5. 5. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde el rotor de tipo campana (7) porta imanes permanentes (8).
  6. 6. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde los polos de la maquina electrica estan segmentados en direccion axial.
  7. 7. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde la culata (11, 12) del estator presenta una refrigeracion por llquido y, para ello, el estator esta rodeado por un anillo de refrigeracion con un anillo interno 11 y un anillo externo 12, donde el anillo externo 12 esta retraldo en el anillo interno 11 y entre los dos anillos esta formado un sistema de canales de refrigeracion de varios canales, en forma de helice.
  8. 8. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde el rotor de tipo campana presenta aletas (18) dispuestas axialmente para ventilar las cabezas de bobina del estator (15).
  9. 9. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde en el rotor de tipo campana (7) se encuentra dispuesto un riel anular con masas magneticamente suaves para el suministro de corriente de los inversores (9).
  10. 10. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde en los inversores (9), en el rotor de tipo campana (7), en el estator (6) y/o en la parte inferior de la placa de cojinete (1) estan dispuestas masas de atenuacion para la atenuacion acustica.
  11. 11. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde los inversores (9) son sostenidos y refrigerados en el rotor de tipo campana (7) a traves de un armazon soporte refrigerado por doble pared.
  12. 12. Maquina electrica segun una de las reivindicaciones precedentes, donde al menos un dispositivo de control comprende un ordenador de control de la velocidad de rotacion o una unidad de control de la bomba.
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