ES2948565T3 - Máquina de polos salientes - Google Patents
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Abstract
Na máquina de polos salientes (30) comprende un rotor (20) que gira alrededor de un eje de la máquina, teniendo dicho rotor (20) en su circunferencia un borde de rotor (21) con un radio exterior predeterminado (29), por lo que una pluralidad de polos salientes (22), cada uno de los cuales se extiende en dirección radial, está unido a dicho rotor (20) en dicho borde del rotor (21) en una respectiva interfaz polo-borde (24). Las propiedades mecánicas de la configuración se mejoran proporcionando en dicha interfaz polo-borde (24) una pluralidad de extensiones de borde axiales en forma de nervaduras (25) que se proyectan radialmente desde dicho borde de rotor (28) con una distancia circunferencial predeterminada (d) entre vecinos. extensiones de borde (25), teniendo cada polo saliente (22) una pluralidad de ranuras de polo axial (26) que coinciden y reciben dichas extensiones de borde en forma de nervaduras (25) en la respectiva interfaz polo-borde (24), y proporcionando fijación elementos (27) para fijar dichas extensiones de borde en forma de nervaduras (25) en dichas ranuras de poste (26). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Máquina de polos salientes
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a una máquina rotativa. Se refiere a una máquina de polos salientes según el preámbulo de la reivindicación 1.
Técnica anterior
Las máquinas hidroeléctricas de eje vertical son bien conocidas en la técnica.
El documento EP 0740402 A1 se refiere a una máquina hidroeléctrica de eje vertical que tiene una estrella de rotor, que está provista de un cubo y en la periferia exterior de la cual está dispuesto un borde de rotor que lleva polos de rotor, laminados a partir de placas de polos y bobinas de polos, y un estator que rodea el rotor, está separado de este último por un entrehierro y tiene un cuerpo de placa de estator laminado a partir de placas y que tiene ranuras en la periferia interior para acomodar un devanado de estator, que tiene extremos de devanado de estator y conexiones de devanado en ambas caras de extremo del cuerpo de placa, tanto el borde del rotor como el cuerpo de la placa del estator tienen rendijas de enfriamiento radiales a través de las cuales el aire de enfriamiento puede pasar desde el cubo a través de dichas ranuras en el borde del rotor, las distancias entre los polos, el entrehierro y las ranuras en el cuerpo de la placa del estator en un espacio anular que rodea a este último y está equipado con enfriadores y de allí vuelve al cubo, actuando el propio rotor como medio de suministro y generación de presión del aire de enfriamiento.
Como se muestra en la Figura 1, que es parte de la Figura 2 del documento EP 0740402 A1, la construcción de rotor de la técnica anterior comprende un cubo de rotor (no se muestra), del que parten radios oblicuos, que están cubiertos arriba y abajo por un anillo protector. Estos componentes forman una estrella de rotor. Un borde del rotor 10 está dispuesto en su periferia exterior. Consiste en segmentos de placa 11 que están apilados en capas uno encima del otro de manera escalonada en la dirección periférica. En esta disposición, los segmentos de placa adyacentes 11 de una capa están distanciados entre sí, de modo que se obtienen una multiplicidad de rendijas de enfriamiento 12 que discurren radialmente, que atraviesan completamente el borde del rotor y a través de las cuales el aire de enfriamiento puede fluir radialmente hacia fuera en la dirección de la flecha. La conexión mecánica entre los brazos inclinados y el borde del rotor 10 se realiza de manera conocida mediante tiras 13, cuñas 14 y ranuras axiales 15 en la periferia interior del borde del rotor 10. En la periferia exterior, el borde del rotor 10 tiene ranuras en cola de milano que se extienden axialmente para sujetar los polos del rotor 17 provistos de garras para polos en cola de milano 16 formadas correspondientemente. Los polos del rotor 17 llevan un devanado polar 18. Las rendijas de enfriamiento radiales 12 en el borde del rotor 10 desembocan en cada caso en el espacio entre dos polos del rotor 17 adyacentes, el llamado espacio entre polos 19.
El diseño utilizado en esta máquina tiene una desventaja principal: Las ranuras de las garras para polos en el borde del rotor, que reciben las garras para polos de los polos salientes, debilitan el borde y crean una masa de peso muerto, que tiene que ser sostenida por la sección restante del borde, sin contar las ranuras para polos y los agujeros de los espárragos (en caso de llanta laminada). Tal diseño de máquina como el anterior se describe en US 4489249 con un ajuste apretado de muescas en el borde con extensiones de los polos del rotor. El documento US 2003/098628 A1 describe un motor eléctrico con una pluralidad de bloques de núcleo de estator divididos conectados a una carcasa de conexión metálica con secciones de dientes polares en cola de milano y protuberancias de acoplamiento correspondientes en la carcasa para acoplarse en las secciones de dientes polares. El documento JPS 60249837 A se refiere a un borde de rotor con una ranura en cola de milano y un polo con una almohadilla en cola de milano que se fijan a través de una chaveta en un lado y un revestimiento en el otro lado. Eliminar la ranura de la garra para polo en el borde, esto hace que el borde sea más débil, así como crea una masa de peso muerto que debe ser sostenida por la sección restante del borde, descontadas las ranuras de los polos y los agujeros de los espárragos (en el caso del borde laminado).
Resumen de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar una máquina de polos salientes, que evite las desventajas de las máquinas conocidas y, especialmente, refuerce el rotor en su borde.
Este objeto se obtiene mediante una máquina de polos salientes como se reivindicó en la reivindicación 1.
En especial, dichos elementos de fijación pueden ser pasadores de fijación axial.
Dichos pasadores de fijación pueden ser pasadores de cizallamiento que tengan una sección transversal circular.
Dichos pasadores de fijación pueden configurarse como pasadores de expansión, que eliminan la holgura radial de sus agujeros de interfaz.
Dichos pasadores de fijación pueden configurarse como pasadores partidos.
Especialmente, dichos pasadores de fijación pueden estar divididos en dos y tener una interfaz con forma cónica de cocodrilo.
El número de pasadores de fijación y sus posiciones es consecuencia del dimensionamiento mecánico, lo que significa que los pasadores no están necesariamente distribuidos por igual a lo largo de la superficie de contacto de los polos con el borde.
Lo mismo se aplica al tamaño de los pasadores, que no necesita ser el mismo en cada punto de la interfaz.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se explicará ahora más detalladamente por medio de modalidades diferentes, y con referencia a los dibujos adjuntos.
La Figura 1 muestra una vista detallada en perspectiva de un rotor de máquina de polos salientes con polos salientes acoplados por medio de garras para polos según la técnica anterior;
La Figura 2 muestra en una vista axial en sección un acoplamiento del polo de acuerdo con una modalidad de la invención; y
La Figura 3 muestra una vista ampliada de la región de acoplamiento de la Figura 2.
Descripción detallada de las diferentes modalidades de la invención
En la técnica anterior, los polos de las máquinas de polos salientes se fijan al borde del rotor mediante extensiones del cuerpo del polo denominadas "garras para polos", que son elementos que sobresalen del cuerpo del polo hacia dentro de la máquina y se ajustan a las ranuras del borde del rotor, o bien se fijan mediante pernos, atravesando radialmente el borde del rotor y parte del polo.
De acuerdo con la presente invención, la conexión del polo al borde (interfaz polo-borde) se optimiza a través de un sistema de conexión de altura mínima, colocado en el área del lado del polo, utilizando pasadores de seguridad en el medio.
De acuerdo con esta idea, no hay garras para polos que se extiendan hacia dentro ni pernos de fijación. El borde del rotor sobresale hacia fuera, en el cuerpo del polo y la fijación se realiza con pasadores de seguridad en el medio. Dado que el ajuste del polo se puede realizar radialmente, tal solución también puede ayudar a minimizar la holgura entre el polo y el borde, lo que ayuda en gran medida a minimizar la reluctancia a través de la trayectoria magnética. En lugar de la solución clásica de la técnica anterior, utilizando ranuras cortadas radialmente ubicadas dentro del radio exterior del borde del rotor, así como garras para polos que sobresalen radialmente hacia dentro para fijar el núcleo del polo en el borde del rotor, la presente solución de anclaje se desarrolla básicamente en la región del núcleo del polo, sobresaliendo la fijación del polo hacia fuera desde el radio exterior del borde (y, en consecuencia, hacia dentro del núcleo del polo).
Parte del sistema de anclaje o interfaz polo-borde se coloca debajo o bajo la sombra de la bobina del polo. Por lo tanto, para retirar el polo, después de retirar los pasadores de conexión, es necesario deslizar el polo ligeramente de manera radial, utilizando el espacio del entrehierro y luego deslizarlo axialmente, paralelo a la longitud axial del borde.
Una modalidad de la presente invención se muestra en las Figuras 2 y 3.
La máquina de polos salientes 30 de las Figuras 2 y 3 comprende un rotor 20 que gira alrededor de un eje de la máquina (no se muestra). El rotor 20 tiene en su circunferencia un borde de rotor 28 con un radio exterior predeterminado 29. Una pluralidad de polos salientes 22, cada uno de los cuales se extiende en dirección radial y está equipado con un devanado polar 23, está acoplado a dicho rotor 20 en dicho borde de rotor 21. Cada polo está anclado a dicho borde de rotor 21 en una interfaz polo-borde 24, que tiene el carácter de una interdigitación.
En cada interfaz polo-borde 24, una pluralidad de extensiones de borde en forma de nervadura 25 axiales sobresalen radialmente desde la superficie cilíndrica 28 del borde del rotor 21 con una distancia circunferencial predeterminada d entre extensiones de borde vecinas 25. Por otro lado, cada polo saliente 22 tiene una pluralidad de ranuras para polos axiales 26 que coinciden y reciben dichas extensiones de borde en forma de nervadura 25 de la interfaz polo-borde 24.
El polo saliente 22 se fija en esta configuración interdigitada por medio de elementos de fijación o pasadores de fijación 27, que se proporcionan para fijar dichas extensiones de borde en forma de nervadura 25 en dichas ranuras para polos 26. Los elementos de fijación 27 están dispuestos fuera del borde del rotor 21. Se extienden y se aplican en dirección axial. Están dispuestos en agujeros de interfaz respectivos entre dichas ranuras para polos 26 y dichas extensiones de borde en forma de nervadura 25 en las paredes laterales de las mismas, como se muestra en las Figuras 2 y 3.
De acuerdo con esta solución, como estas extensiones de borde en forma de nervadura o nervaduras 25, se extienden desde el borde del rotor 21 y encajan en el polo 22 son accesibles, se pueden retirar los pasadores 27 y deslizar el polo 22 axialmente sin retirar el rotor 20 desde el interior del estator del generador. Además, como no hay nervaduras que se extiendan hacia dentro del borde 21, el borde del rotor 21 no se debilita, utilizando por lo tanto el 100 % de su fuerza radial.
Por lo tanto, la fijación de los polos sobre el borde del rotor 21 se realiza mediante pasadores axiales. Para tener un contacto perfecto entre las superficies adyacentes o el polo y el borde del rotor, se pueden considerar diferentes posibilidades como variante a la idea base. Un posible método de fijación es escariar los agujeros axialmente antes de introducir los pasadores de fijación 27.
Según otra solución, se pueden utilizar pasadores de expansión que eliminan la holgura radial de los agujeros de interfaz.
Dependiendo del diseño del polo, el nuevo sistema de anclaje propuesto podría penetrar más o menos dentro del núcleo del polo saliente 22 y tener un área significativa debajo del área del devanado del polo 23. En este caso, una variante adicional es dividir el pasador de fijación 27 en dos, preferiblemente con una interfaz con forma cónica de cocodrilo.
Después de deslizar el polo saliente 22 radialmente hacia dentro sobre el borde del rotor 21, los pasadores partidos se rotarán y luego se impulsarán axialmente para bloquearse uno contra el otro.
Otra variante dentro de la presente invención es que la fijación del polo puede ser normal a la superficie de interfaz del borde (superficie cilíndrica 28) o con forma de trapezoide, de manera que el ángulo facilitará el desmontaje y retiro del polo 22.
El número de pasadores de fijación 27 y su posición en la interfaz polo-borde 24 se determina mediante dimensionamiento mecánico, es decir, los pasadores de fijación 27 no están necesariamente distribuidas por igual a 10 largo de la superficie de interfaz de los polos con el borde. Lo mismo se aplica al tamaño de los pasadores, que no necesita ser el mismo en cada punto de la interfaz.
La presente invención tiene varias ventajas:
• Para máquinas, donde la eficiencia no es un tema clave, el beneficio puede optimizarse. El análisis preliminar indica que se puede realizar una máquina más ligera con el mismo o mejor rendimiento.
• Además, se puede aumentar la velocidad crítica.
• Otra ventaja de esta solución es que se utiliza menos materia prima para los polos ya que no necesitan una extensión llamada "garras para polos".
• Otra ventaja es tener un gran radio en el área de contacto, optimizando así la concentración de esfuerzos y, en consecuencia, la vida útil a fatiga del polo.
• Una ventaja del uso de pasadores de seguridad es que ayudarán a transmitir la carga en el borde del rotor, junto con los pernos del borde; por lo tanto, el borde puede optimizarse aún más debido a esta nueva funcionalidad. • Dado que en esta solución no hay necesidad de deslizar una garra para polos a través del borde, una ventaja adicional será reducir la holgura de montaje entre el polo y el borde, lo que es muy beneficioso para el circuito magnético, porque reduce la reticencia de la trayectoria magnética.
• El polo se puede retirar axialmente sin retirar el rotor del interior de la máquina o el estator del generador.
• Como no hay nervaduras que se extiendan hacia dentro del borde, el borde del rotor no se debilita, utilizando así el 100 % de su fuerza radial.
• Está dentro del alcance de la invención enfriar la máquina de diferentes maneras, por ejemplo, con enfriamiento por ventilación radial a través del borde del rotor, o con enfriamiento axial (promovido con la ayuda de paletas/ventilador que bombea aire axialmente a través de los polos del rotor y el estator de la máquina).
Lista de números de referencia
10,21 borde del rotor
11 segmento de placa
12 rendija de enfriamiento
13 tira (soporte de cuña)
14 cuña
15 ranura
16 garra para polos
17 polo del rotor
18 devanado de polos
19 espacio entre polos
20 rotor (máquina de polos salientes)
22 polo saliente
23 devanado de polos
24 interfaz polo-borde
25 extensión del borde (similar a una nervadura)
26 ranura para polos
27 pasador de fijación (axial)
28 superficie cilíndrica
29 radio exterior (borde)
30 máquina de polos salientes
Claims (7)
1. Máquina de polos salientes (30) que comprende un rotor (20) y una pluralidad de polos salientes (22), dicho rotor (20) configurado para girar alrededor de un eje de máquina y que tiene en su circunferencia un borde de rotor (21) con un predeterminado radio exterior (29), de manera que dicha pluralidad de polos salientes (22), cada uno de los cuales se extiende en una dirección radial, está acoplado a dicho rotor (20) en dicho borde del rotor (21) en una respectiva interfaz polo-borde (24), en donde en dicha interfaz polo-borde (24) una pluralidad de extensiones de borde axiales similares a nervaduras (25) sobresalen radialmente desde dicho borde del rotor (28) con una distancia circunferencial predeterminada entre extensiones de borde axiales similares a nervaduras vecinas (25), en donde cada polo saliente (22) tiene una pluralidad de ranuras para polos axiales (26) que coinciden y reciben dichas extensiones de borde axiales similares a nervaduras (25) en la respectiva interfaz polo-borde (24), en donde dichas extensiones de borde axiales similares a nervaduras (25) y dichas ranuras para polos axiales (26) tienen paredes laterales adyacentes, en donde los elementos de fijación (27) están dispuestos fuera de dicho borde del rotor (21), estando previstos para fijar dichas extensiones de borde axiales en forma de nervaduras (25) en dichas ranuras para polos axiales (26), extendiéndose y aplicándose en dirección axial, y disponiéndose en agujeros de interfaz respectivos entre dichas ranuras para polos axiales (26) y dichas extensiones de borde en forma de nervadura axial (25) en las paredes laterales de las mismas, caracterizado porque dichas paredes laterales adyacentes están en contacto entre sí.
2. Máquina de polos salientes como se reivindicó en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos elementos de fijación son pasadores de fijación axial (27).
3. Máquina de polos salientes como se reivindicó en la reivindicación 2, caracterizado porque dichos pasadores de fijación (27) son pasadores de cizallamiento que tienen una sección transversal circular.
4. Máquina de polos salientes como se reivindicó en la reivindicación 2, caracterizado porque dichos pasadores de fijación (27) están configurados como pasadores de expansión, los cuales eliminan la holgura radial de sus agujeros de interfaz.
5. Máquina de polos salientes como se reivindicó en la reivindicación 2, caracterizado porque dichos pasadores de fijación (27) están configurados como pasadores partidos.
6. Máquina de polos salientes como se reivindicó en la reivindicación 5, caracterizado porque dichos pasadores de fijación (27) están divididos en dos y tienen una interfaz con forma cónica de cocodrilo.
7. Máquina de polos salientes como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichas ranuras para polos axiales (26) reciben radialmente dichas extensiones de borde similares a nervaduras axiales (25)
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