ITMI20121301A1 - Segmento attivo di una macchina elettrica rotante per aerogeneratore, macchina elettrica rotante, e aerogeneratore - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SEGMENTO ATTIVO DI UNA MACCHINA ELETTRICA ROTANTE PER AEROGENERATORE, MACCHINA ELETTRICA ROTANTE, E AEROGENERATOREâ€

La presente invenzione riguarda un segmento attivo di una macchina elettrica per un aerogeneratore.

Nel settore della produzione dell’energia elettrica tramite aerogeneratori à ̈ noto impiegare macchine elettriche rotanti che trasformano l’energia cinetica in energia elettrica. In tale settore à ̈ noto, inoltre, impiegare macchine elettriche rotanti di tipo segmentato ossia in cui le parti attive affacciate e in reciproco movimento sono definite da segmenti attivi assiali i quali, tramite scorrimento assiale, sono inseribili in, ed estraibili tramite da rispettive sedi di rispettivi supporti della macchina elettrica rotante. Una macchina elettrica rotante segmentata à ̈ mostrata nei brevetti US 7,936,102 B1, US 7,808,149 B2 e nella domanda di brevetto US 2010/0123318 A1 appartenenti alla richiedente. Questa configurazione della macchina elettrica rotante permette un facile montaggio delle parti attive e un’agevole sostituzione dei segmenti attivi in fase di manutenzione della macchina elettrica rotante.

In un aerogeneratore la macchina elettrica rotante ha la funzione di convertire l’energia cinetica in energia elettrica. Tuttavia, una parte dell’energia cinetica convertita dalla macchina elettrica rotante à ̈ trasformata in energia termica che deve essere evacuata per ottimizzare il rendimento della macchina elettrica rotante stessa. Infatti, al crescere della temperatura diminuisce l’efficienza della macchina elettrica rotante stessa.

L’energia elettrica prodotta à ̈ sottoposta a successive trasformazioni sia in fase, sia in frequenza in macchine elettriche di tipo statico, le quali, a loro volta, sono raffreddate per ottimizzarne le relative prestazioni.

A questo scopo, gli aerogeneratori mostrati nei documenti US 7,057,305; US 7,161,260; US 6,676,122; US 7,594,800; ed EP 2,136,077 comprendono rispettivi impianti di raffreddamento, che impiegano l’aria come mezzo refrigerante. In particolare, il documento EP 2,136,077 mostra un aerogeneratore provvisto di una macchina elettrica rotante, un gruppo rotante avente un mozzo, delle pale montate sul mozzo, una navicella di supporto della macchina elettrica rotante e un impianto di raffreddamento a flusso d’aria forzato, il quale attraversa in successione, il mozzo, la macchina elettrica rotante, e la navicella. In pratica il flusso d’aria entra da una prima apertura praticata nel mozzo ed esce da una seconda apertura realizzata nella parte posteriore della navicella.

Gli impianti di raffreddamento ad aria consentono di raggiungere prestazioni relativamente buone delle macchine elettriche rotanti quando i siti di installazione degli aerogeneratori sono caratterizzati da climi relativamente miti o freddi.

Quando le condizioni climatiche dei siti di installazione sono caratterizzati da temperature particolarmente elevate, Ã ̈ necessario impiegare impianti di raffreddamento a liquido.

Il documento US 7,168,251 B1 mostra un aerogeneratore comprendente un impianto di raffreddamento a circuito preferibilmente chiuso e impiegante preferibilmente un liquido come mezzo refrigerante.

Spesso l’aerogeneratore deve essere progettato e costruito con un impianto di raffreddamento dimensionato in funzione del clima del sito in cui l’aerogeneratore sarà installato. In particolare, l’impianto di raffreddamento dovrà essere adeguato a ottimizzare la potenza e il rendimento delle macchine elettriche in funzione delle condizioni climatiche del sito di installazione.

Di fatto, la progettazione e la costruzione di aerogeneratori in funzione del clima del sito di installazione determinano un basso livello di standardizzazione dei componenti dell’aerogeneratore e una scarsa economia di scala nella produzione degli aerogeneratori.

In particolare, con riferimento ai temi sopra indicati gli impianti di raffreddamento di tipo noto non sono particolarmente versatili e performanti per quanto concerne il raffreddamento del generatore elettrico.

Per ovviare a questo inconveniente, nella domanda di brevetto EP 2,354,542 la richiedente propone un impianto di raffreddamento a liquido di un rotore avente una struttura tubolare e scambiatori di calore applicati alla struttura tubolare.

Il sistema à ̈ particolarmente efficace e versatile, tuttavia, gli scambiatori di calore appesantiscono il rotore e sono disposti dalla banda opposta rispetto ai segmenti attivi.

I segmenti attivi comprendono generalmente un pacco di lamierini e un elemento attivo, il quale generalmente à ̈ definito da una bobina o da un blocco di magneti permanenti ed à ̈ disposto in una sede del pacco di lamierini.

La richiedente ha rilevato che i sistemi di raffreddamento di tipo noto non sono in grado di mantenere uniforme la temperatura lungo il segmento attivo. Anzi, si à ̈ rilevato che la temperatura varia in modo abbastanza consistente fra un valore massimo e un valore minimo.

Lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un segmento attivo di una macchina elettrica rotante di un aerogeneratore che sia esente dagli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo la presente invenzione à ̈ realizzato un segmento attivo di una macchina elettrica rotante per aerogeneratore, in cui il segmento attivo à ̈ configurato per essere selettivamente e prismaticamente accoppiabile con un supporto tubolare di una macchina elettrica rotante; si estende fra due testate opposte per formare, assieme ad altri segmenti attivi, una parte attiva di forma anulare attorno a un asse di rotazione; e comprende un pacco di lamierini, almeno un elemento attivo supportato in una sede del pacco di lamierini ed estendentesi in una direzione assiale, e almeno un elemento scambiatore di calore disposto in corrispondenza di una testata per evacuare calore da un’estremità dell’elemento attivo.

In accordo con le prove e rilievi effettuati dalla richiedente i picchi di temperatura dell’elemento attivo si registrano in corrispondenza delle estremità. Di conseguenza, lo scambiatore di calore disposto in corrispondenza di un’estremità di un segmento attivo evacua il calore dalla zona più calda del segmento attivo e rende maggiormente uniforme il profilo di temperatura lungo il segmento attivo e migliora le prestazioni della macchina elettrica rotante.

Preferibilmente, ciascun elemento scambiatore di calore presenta una forma tubolare in modo da essere facilmente accoppiabile a un elemento di supporto.

Preferibilmente, ciascun elemento scambiatore di calore presenta una configurazione rettilinea in modo da permettere una facile manipolazione e installazione dello stesso.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione l’elemento scambiatore di calore si estende in una direzione trasversale alla direzione assiale, preferibilmente in una direzione radiale rispetto all’asse di rotazione.

In questo modo, il calore viene evacuato in una direzione trasversale alla direzione assiale lungo la quale si estende l’elemento attivo, il quale genera calore.

Preferibilmente, ciascun elemento scambiatore di calore à ̈ un condotto termico, il quale permette di evacuare un’elevata quantità di calore per unità di tempo.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, l’elemento scambiatore di calore à ̈ disposto a contatto dell’elemento attivo. In questo modo, parte della trasmissione del calore avviene per conduzione diretta fra l’estremità dell’elemento attivo e l’elemento scambiatore di calore.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, l’elemento scambiatore di calore à ̈ supportato dall’elemento attivo. Vantaggiosamente può essere l’elemento attivo stesso a supportare l’elemento scambiatore di calore a patto che l’elemento scambiatore di calore sia isolato elettricamente dall’elemento attivo.

Preferibilmente, l’elemento attivo comprende due estremità opposte sporgenti dal pacco di lamierini; il segmento attivo comprendendo almeno un elemento scambiatore di calore disposto in corrispondenza di ciascuna estremità del segmento attivo. Di fatto, i picchi di temperatura si riscontrano in corrispondenza di entrambe le estremità dell’elemento attivo e ciascun elemento scambiatore di calore à ̈ adibito ad evacuare calore da una rispettiva estremità.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il pacco di lamierini à ̈ configurato per supportare una pluralità di elementi attivi, ciascuno dei quali presenta due estremità opposte che sporgono da bande opposte del pacco di lamierini, il segmento attivo comprendendo almeno un elemento scambiatore di calore disposto in corrispondenza di ciascuna estremità di elemento attivo.

In questo modo, i picchi di temperatura di ciascuna estremità di elemento attivo sono fortemente mitigati.

In pratica ciascun elemento attivo comprende una bobina elettrica provvista di due porzioni a forma di U che si protendono da bande opposte del pacco di lamierini e definiscono le dette estremità opposte dell’elemento attivo; ciascun elemento scambiatore di calore essendo disposto, in parte, in un vano formato dalla porzione a U e dal pacco di lamierini.

La porzione di bobina racchiudente il vano à ̈ effettivamente la zona più calda del segmento attivo e in cui dove sono raggiunti i picchi di temperatura.

Preferibilmente, ciascun elemento scambiatore di calore presenta un estremo disposto in prossimità di un canale di raffreddamento.

La necessità di ottimizzare il rendimento della macchina elettrica rotante prevede di realizzare dei canali di raffreddamento nella macchina elettrica rotante. La possibilità di disporre un estremo dell’elemento scambiatore di calore in corrispondenza di un canale di raffreddamento agevola l’evacuazione del calore dalla parte attiva. Un canale di raffreddamento può essere percorso sia da un liquido, sia da un gas. Nel caso in cui il canale di raffreddamento à ̈ percorso da un liquido, l’elemento scambiatore di calore à ̈ disposto a contatto dello scambiatore di calore. Quando il canale di raffreddamento à ̈ percorso da un gas, l’elemento scambiatore di calore può essere facilmente esposto al flusso di gas del canale di raffreddamento. Ad esempio, il traferro della macchina elettrica rotante può definire un canale di raffreddamento di forma anulare quando un flusso di aria, preferibilmente gas, à ̈ convogliato attraverso il traferro. Inoltre, il traferro si trova in prossimità dell’elemento attivo in modo tale per cui un estremo dell’elemento scambiatore di calore può essere facilmente esposto al flusso di gas.

In alternativa, il segmento attivo comprende almeno un canale di raffreddamento alloggiato, almeno in parte, nel pacco di lamierini. Di conseguenza, anche tale canale di raffreddamento à ̈ facilmente fruibile per l’elemento scambiatore di calore.

Preferibilmente, il segmento comprende un tubo, il quale si estende parallelamente all’elemento attivo, à ̈ alloggiato nel pacco di lamierini, e definisce il canale di raffreddamento. In questo modo, il canale di raffreddamento à ̈ in grado di evacuare calore dall’intero elemento attivo e dal pacco di lamierini e dalle estremità dell’elemento attivo. Il tubo può essere alloggiato in una scanalatura del pacco di lamierini o completamente inglobato nel pacco di lamierini.

In accordo con una preferita forma di realizzazione della presente invenzione, il tubo presenta due estremità opposte in corrispondenza della quali sono disposti degli elementi per comprimere il pacco di lamierini.

In questo modo, il tubo che definisce il canale di raffreddamento ha anche la funzione di tirante.

Preferibilmente, ciascun segmento attivo comprende una pluralità di canali di raffreddamento paralleli e alloggiati nel pacco di lamierini. La distribuzione di canali di raffreddamento all’interno del pacco di lamierini permette di distribuire le zone “fredde†dove necessario.

Preferibilmente, il segmento attivo comprende una pluralità di tubi alloggiati nel pacco di lamierini e atti a definire rispettivi canali di raffreddamento.

Tali canali di raffreddamento possono essere collegati fra loro i canali di raffreddamento da curve disposte all’esterno del pacco di lamierini e, quindi, facilmente raggiungibili dall’elemento scambiatore di calore. Si prevede che anche l’elemento scambiatore d calore sia messo a contatto di una curva in modo da permettere la conduzione di calore.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una macchina elettrica rotante che sia esente dagli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo la presente invenzione à ̈ realizzata una macchina elettrica rotante segmentata per aerogeneratore, e comprendente un rotore e uno statore, il quale comprende una struttura tubolare estendentesi attorno all’asse di rotazione e una pluralità di segmenti attivi selettivamente e prismaticamente accoppiabili in direzione assiale alla struttura tubolare per formare una parte attiva di forma anulare; in cui ciascun segmento attivo à ̈ realizzato in accordo con una qualsiasi delle caratteristiche sopra descritte.

In questo modo à ̈ possibile ridurre la temperatura della macchina elettrica rotante in corrispondenza delle testate opposte.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un aerogeneratore per la produzione di energia elettrica che sia esente dagli inconvenienti dell’arte nota.

In accordo con la presente invenzione à ̈ realizzato un aerogeneratore per produrre energia elettrica, e comprendente una macchina elettrica rotante come precedentemente identificata, e un sistema di raffreddamento a liquido comprendente un circuito stazionario collegato a ciascun segmento attivo.

Grazie al raffreddamento a liquido à ̈ possibile ridurre in modo considerevole la temperatura della macchina elettrica rotante a garanzia di un elevato rendimento della stessa.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, di un aerogeneratore equipaggiato con una macchina elettrica rotante segmentata provvista di segmenti attivi realizzati in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista in elevazione, con parti asportate per chiarezza e parti schematiche, della macchina elettrica rotante segmentata installata sull’aerogeneratore della figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, di un segmento attivo realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 4 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, del segmento attivo della figura 3;

- la figura 5 Ã ̈ una vista laterale in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di una variante del segmento attivo delle figure 3 e 4;

- la figura 6 Ã ̈ una vista prospettica, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, di un segmento attivo realizzato in accordo con una forma di attuazione alternativa della presente invenzione; e

- la figura 7 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, del segmento attivo della figura 6.

Con riferimento alla figura 1, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un aerogeneratore per la produzione di energia elettrica. L’aerogeneratore 1 comprende un pilone 2, una navicella 3 montata in modo girevole sul pilone 2, una macchina elettrica rotante 4 supportata dalla navicella 3; e un gruppo pale 5 collegato alla macchina elettrica rotante 4.

L’aerogeneratore 1 comprende anche un impianto di raffreddamento 6 a liquido di cui nella figura 1 sono mostrati unicamente due scambiatori di calore 7, i quali sono supportati dalla navicella 3 e sono disposti all’esterno della navicella 3.

Nella fattispecie illustrata la macchina elettrica rotante 4 comprende uno statore 8 fissato alla navicella 3, e un rotore 9, il quale à ̈ supportato in modo girevole rispetto allo statore 8, à ̈ disposto all’interno dello statore 8, ed à ̈ rigidamente collegamento al gruppo pale 5 in modo da definire un sistema a trazione diretta. È inteso che la presente invenzione si applica anche a configurazioni diverse da quella illustrata e descritta in dettaglio, ossia a configurazioni in cui il rotore à ̈ disposto attorno allo statore o in cui sia interposta una trasmissione fra il gruppo pale e il rotore.

Preferibilmente, la macchina elettrica rotante 4 Ã ̈ una macchina elettrica rotante, sincrona, e a magneti permanenti.

Con riferimento alla figura 2, la macchina elettrica rotante 4 à ̈ accoppiata all’impianto di raffreddamento a liquido. La macchina elettrica rotante 4 presenta una configurazione tubolare attorno a un asse di rotazione A. Nella fattispecie lo statore 8 comprende una struttura tubolare 10, e una parte attiva 11 di forma anulare montata sulla struttura tubolare 10. Il rotore 9 comprende una struttura tubolare 12, un mozzo 13, una struttura radiale 14 configurata per collegare il mozzo 13 alla struttura tubolare 12, e una parte attiva 15, la quale à ̈ supportata dalla struttura tubolare 12, à ̈ affacciata alla parte attiva 11, ed à ̈ separata dalla parte attiva da un traferro T.

Nella fattispecie illustrata, la struttura tubolare 12 comprende una pluralità di settori 16 distribuiti attorno all’asse di rotazione A e sostanzialmente adiacenti gli uni agli altri in direzione circonferenziale. Ciascun settore 16 à ̈ supportato dalla struttura radiale 14. Il rotore 9 à ̈ accoppiato all’impianto di raffreddamento a liquido 6, il quale comprende una parte rotante di circuito 17 e una parte statica di circuito 18. Di fatto, il rotore 9 comprende la parte di circuito rotante 17 dell’impianto di raffreddamento a liquido 6. L’impianto di raffreddamento a liquido 6 schematicamente comprende un distributore rotante di liquido 19 al quale sono collegate la parte rotante di circuito 17 e la parte statica del circuito 18; una pompa 20 di circolazione del liquido disposto lungo la parte statica di circuito 18, e almeno uno degli scambiatori di calore 7 anch’essi disposti lungo la parte statica di circuito 18.

In generale, l’impianto di raffreddamento a liquido 6 comprende una pluralità di parti rotanti di circuito 17, ciascuna delle quali à ̈ associata a un rispettivo settore 16. Ciascuna parte rotante di circuito 17 comprende due rami 21, rispettivamente di mandata e di ritorno del liquido, i quali nella fattispecie si estendono radialmente in corrispondenza della struttura radiale 14.

La struttura tubolare 12 comprende una pluralità di canali di raffreddamento 22, i quali sono ricavati all’interno della struttura tubolare 12 stessa. Nella fattispecie illustrata, ciascun settore 16 presenta canali di raffreddamento 22, i quali sono paralleli all’asse di rotazione A. Tali canali di raffreddamento 22 ricavati nella struttura tubolare 12 hanno la funzione di convogliare l’aria o in alternativa, come nella fattispecie illustrata nelle figure allegate, definiscono parte integrante dell’impianto di raffreddamento a liquido 6. In pratica, la parte rotante di circuito 17 à ̈ definita, in parte, dai canali di raffreddamento 22 i quali si estendono in direzione assiale.

Ciascun settore 16 à ̈ configurato per supportare almeno un segmento attivo 23 e, nella fattispecie illustrata, cinque segmenti attivi 23, ciascuno dei quali si estende parallelamente all’asse di rotazione A ed à ̈ selettivamente inseribile ed estraibile dalla struttura tubolare 12 in direzione assiale. Ciascun segmento attivo 23 à ̈ definito da una guida magnetica, sostanzialmente almeno un pacco di lamierini, e da un elemento attivo definito da magneti permanenti non illustrati nelle figure allegate.

La parte attiva 11 à ̈ definita da una pluralità di segmenti attivi 24 montati sulla struttura tubolare 10. Ciascun segmento attivo 24 e la struttura tubolare 10 sono configurati in modo da realizzare un accoppiamento prismatico in direzione assiale. Nella fattispecie, ciascun elemento attivo 24 comprende una costola 25 sagomata a coda di rondine, mentre la struttura tubolare 10 presenta una pluralità di scanalature 26 assiali di forma complementare alla costola 25.

Ciascun segmento attivo 24 Ã ̈ collegato al circuito di raffreddamento 6, il quale comprende un circuito stazionario 27 di circolazione del liquido di raffreddamento lungo il quale sono disposti uno degli scambiatori di calore 7 e una pompa 28. Ciascun segmento attivo 24 comprende canali di raffreddamento 29 collegati al circuito stazionario 27.

Con riferimento alla figura 3, ciascun segmento attivo 24 comprende un pacco di lamierini 30 e un elemento attivo 31 supportato dal pacco di lamierini; e almeno un canale di raffreddamento 29. Il pacco di lamierini 30 presenta una forma prismatica in cui sono ricavate delle sedi 32 assiali, preferibilmente delle scanalature per alloggiare gli elementi attivi e definire dei denti che sostanzialmente definiscono delle espansioni polari del pacco di lamierini 30.

Nella fattispecie illustrata, ciascun elemento attivo à ̈ una bobina elettrica, la quale à ̈ avvolta attorno a un dente ossia a un’espansione polare, à ̈ alloggiata nelle sedi 32 e sporge da bande opposte e in direzione assiale rispetto al pacco di lamierini 30. Di fatto, ciascuna bobina presenta una porzione a forma di U 33 che sporge da una faccia del pacco di lamierini 30 e definisce un vano 34 compreso fra la porzione a forma di U 33 e il pacco di lamierini 30.

Il pacco di lamierini 30 comprende una pluralità di scanalature 35 ricavate dalla banda opposta delle sedi 32. In ciascuna scanalatura 35 à ̈ alloggiato un canale di raffreddamento 29 il quale à ̈ sostanzialmente definito da un tubo 36, il quale à ̈ collegato agli altri tubi 36 definenti gli altri canali di raffreddamento 29 da curve 37 a forma U per formare una serpentina 38 che termina con attacchi 39 configurati per essere collegati al circuito stazionario 27.

Ciascun elemento attivo 31 à ̈ collegato a un elemento scambiatore di calore 40 in corrispondenza della testata. In pratica, ciascuna porzione a forma di U 33 di bobina elettrica à ̈ disposta a contatto con un elemento scambiatore di calore 40. Di fatto, l’elemento scambiatore di calore 40 à ̈ disposto all’interno del vano 34 ed à ̈, preferibilmente supportato dalla bobina stessa. L’elemento scambiatore di calore 40 presenta una forma sostanzialmente cilindrica ed à ̈ disposto in posizione sostanzialmente radiale. Preferibilmente, l’elemento scambiatore di calore 40 à ̈ un cosiddetto †condotto termico†, ossia un tubo o cilindro cavo di metallo termo conduttore, chiuso alle estremità, e contenente una piccola quantità di fluido refrigerante; il resto del tubo à ̈ riempito dal vapore del liquido, in modo che non siano presenti altri gas. Un condotto termico serve per trasferire calore da un estremo (caldo) all'altro (freddo) del condotto termico, per mezzo dell'evaporazione e condensazione del refrigerante. L'estremo caldo, a contatto con una sorgente di calore, cede calore al liquido refrigerante, che vaporizza e perciò aumenta la pressione del vapore nel tubo. Inoltre, il calore latente di vaporizzazione assorbito dal liquido fa diminuire la temperatura all'estremo caldo del cilindro. La pressione del vapore vicino all'estremo caldo à ̈ più alta di quella d'equilibrio all'estremo freddo, perciò questa differenza di pressione fa sì che ci sia un trasferimento molto veloce di vapore verso l'estremo freddo, dove il vapore in eccesso rispetto all'equilibrio condensa, cedendo calore all'estremo freddo.

Nella fattispecie illustrata e con riferimento alla figura 4, l’elemento scambiatore di calore 40 presenta quindi un estremo “caldo†a contatto della bobina, più in generale dell’elemento attivo 31 e l’estremo “freddo†disposto in prossimità del canale di raffreddamento 29 o a contatto della serpentina 38.

La zona interna alla porzione a forma di U 33 della bobina à ̈ una zona particolarmente calda e l’elemento scambiatore di calore 40 posizionato in tale zona permette una rapida evacuazione del calore.

Con riferimento alla variante della figura 5, ciascuna porzione a forma di U 33 della bobina à ̈ collegata a due elementi scambiatori di calore 41 e 42. L’elemento scambiatore di calore 41 si estende dalla porzione a forma di U 33 sino in corrispondenza di un canale di raffreddamento 29. L’elemento scambiatore di calore 42 si estende nella stessa direzione dell’elemento 41 ma dalla banda opposta. Più precisamente dalla porzione a forma di U 33 al traferro T, il quale quando percorso da un flusso di aria o più generalmente di gas à ̈, di fatto, un canale di raffreddamento che investe l’elemento scambiatore di calore 42.

Con riferimento alla forma di attuazione della figura 6, con 43 Ã ̈ indicato un segmento attivo il quale comprende un pacco di lamierini 44 e due elementi attivi 45 supportato dal pacco di lamierini 44.

In modo analogo a quanto descritto con riferimento al segmento 24 della figura 3, il pacco di lamierini 44 presenta delle sedi 46 di alloggiamento degli elementi attivi 45 che nella fattispecie sono definite da bobine elettriche. Ciascuna bobina forma una porzione a forma di U 47 che sporge da una faccia del pacco di lamierini 44 e definisce un vano 48 compreso fra la porzione a forma di U 47 e il pacco di lamierini 44 secondo quanto meglio illustrato nella figura 7.

Il pacco di lamierini 44 presenta una costola 49 configurata per realizzare un accoppiamento prismatico in direzione assiale con la struttura tubolare 10.

Con riferimento alla figura 7, il pacco di lamierini 43 comprende, inoltre, una pluralità di aperture 50 assiali e passanti. Il segmento attivo 43 si differenzia dal segmento attivo 24 per il fatto di comprendere le aperture 49, in ciascuna delle quali à ̈ alloggiato un canale di raffreddamento 51, il quale à ̈ collegato agli altri canali di raffreddamento 51 da curve 52 a forma di U a formare una serpentina 53 che termina con attacchi 54 configurati per essere collegati al circuito stazionario 27 (figura 2).

L’elemento attivo 43 à ̈ collegato a un elemento scambiatore di calore 55 in corrispondenza della testata. In pratica, ciascuna porzione a forma di U 47 di bobina elettrica à ̈ disposta a contatto con un elemento scambiatore di calore 55. Di fatto, l’elemento scambiatore di calore 55 à ̈ disposto all’interno del vano 48 ed à ̈ supportato dalla bobina stessa.

Nella fattispecie illustrata e con riferimento alla figura 7, l’elemento scambiatore di calore 55 presenta quindi un estremo “caldo†a contatto della bobina, più in generale dell’elemento attivo 45 e un estremo “freddo†disposto in prossimità del canale di raffreddamento 51 o a contatto della serpentina 53.

Ciascun canale di raffreddamento à ̈ sostanzialmente definito da un tubo 56 alloggiato in una rispettiva apertura 50 assiale. Nella fattispecie illustrata ciascun tubo 56 presenta due estremità opposte 57 che sporgono rispetto al pacco di lamierini per realizzare un collegamento con gli altri tubi 56 e il circuito stazionario 27 (figura 2).

Le estremità 57 sporgenti di ciascun tubo 56 sono preferibilmente filettate e impegnate da due rispettive ghiere 58, le quali hanno la funzione di comprimere il pacco di lamierini 44. Di fatto, in questo caso i tubi 56 possono fungere da tiranti che sono generalmente impiegati per realizzare i pacchi di lamierini.

Risulta infine evidente che al segmento attivo oggetto della presente invenzione possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Segmento attivo di una macchina elettrica rotante per un aerogeneratore, in cui il segmento attivo (24; 43) à ̈ configurato per essere selettivamente e prismaticamente accoppiabile con una struttura tubolare (10) di una macchina elettrica rotante (4), si estende fra due testate opposte per formare, assieme ad altri segmenti attivi (24; 43), una parte attiva (11) di forma anulare attorno a un asse di rotazione (A), e comprende un pacco di lamierini (30; 44), almeno un elemento attivo (31; 45) supportato in una sede del pacco di lamierini (30; 44) ed estendentesi in una direzione assiale; e almeno un elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) disposto in corrispondenza di una testata per evacuare calore da un’estremità dell’elemento attivo (31; 45).
2. 2. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui ciascun elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) presenta una forma tubolare.
3. 3. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 1 o 2, in cui ciascun elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) presenta una configurazione rettilinea.
4. 4. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) si estende in una direzione trasversale alla direzione assiale, preferibilmente in una direzione radiale rispetto all’asse di rotazione.
5. 5. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) Ã ̈ un condotto termico.
6. 6. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) à ̈ disposto a contatto dell’elemento attivo (31; 45).
7. 7. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) à ̈ supportato dall’elemento attivo (31; 45).
8. 8. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento attivo (31; 45) comprende due estremità opposte sporgenti dal pacco di lamierini (30; 44); il segmento attivo comprendendo almeno un elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) disposto in corrispondenza di ciascuna estremità del segmento attivo (31; 45).
9. 9. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il pacco di lamierini (30; 44) à ̈ configurato per supportare una pluralità di elementi attivi (31; 45), ciascuno dei quali presenta due estremità opposte che sporgono da bande opposte del pacco di lamierini (30; 44); il segmento attivo (24; 43) comprendendo almeno un elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) disposto in corrispondenza di ciascuna estremità dell’elemento attivo (31; 45).
10. 10. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun elemento attivo (31; 45) comprende una bobina elettrica provvista di due porzioni a forma di U (33; 47) che si protendono da bande opposte del pacco di lamierini (30; 44) e definiscono le dette estremità opposte dell’elemento attivo (31; 45); ciascun elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) essendo disposto, in parte, in un vano (34; 48) formato dalla porzione a U (33; 47) e dal pacco di lamierini (30; 44).
11. 11. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun elemento scambiatore di calore (40; 41; 42; 55) presenta un estremo disposto in prossimità di un canale di raffreddamento (29; T; 51).
12. 12. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, e comprendente almeno un canale di raffreddamento (29; 51) alloggiato, almeno in parte, nel pacco di lamierini (30; 44).
13. 13. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 12, e comprendente un tubo (36; 56), il quale si estende parallelamente all’elemento attivo (31; 45), à ̈ alloggiato nel pacco di lamierini (30; 44), e definisce il canale di raffreddamento (29; 51).
14. 14. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 13, in cui il tubo (56) Ã ̈ completamente inglobato nel pacco di lamierini (44).
15. 15. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 13 o 14 in cui il tubo (56) presenta due estremità opposte (57) in corrispondenza delle quali sono disposti degli elementi per comprimere il pacco di lamierini (44).
16. 16. Segmento attivo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 15, comprendente una pluralità di canali di raffreddamento (29; 51) paralleli e alloggiati nel pacco di lamierini (30; 44).
17. 17. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 16, e comprendente una pluralità di tubi (36; 56) alloggiati nel pacco di lamierini (30; 44) e atti a definire rispettivi canali di raffreddamento (29; 51).
18. 18. Segmento attivo come rivendicato nella rivendicazione 16 o 17, e comprendente una curva (37; 52) per collegare fra loro i canali di raffreddamento (29; 51) e disposta all’esterno del pacco di lamierini (30; 44).
19. 19. Macchina elettrica rotante segmentata per aerogeneratore, e comprendente un rotore (9) e uno statore (8), il quale comprende una struttura tubolare (10) estendentesi attorno a un asse di rotazione (A) e una pluralità di segmenti attivi (24; 43) selettivamente e prismaticamente accoppiabili in direzione assiale alla struttura tubolare (10) per formare una parte attiva (11) di forma anulare; in cui ciascun segmento attivo (24; 43) à ̈ realizzato come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.
20. 20. Aerogeneratore per produrre energia elettrica, e comprendente una macchina elettrica rotante (4) come rivendicata nella rivendicazione 19, e un sistema di raffreddamento a liquido (6) comprendente un circuito stazionario (27) collegato a ciascun segmento attivo (24; 43).