GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA ACOPLABLE A UN EJE DE RUEDAS DE UN

VEHÍCULO FERROVIARIO

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la industria dedicada a generar energía eléctrica, y más concretamente con la industria dedicada a generadores de energía eléctrica en el sector ferroviario.

Estado de la técnica

En la actualidad es ampliamente conocido el hecho de aprovechar el desplazamiento de vehículos ferroviarios para generar energía eléctrica y reducir de esta manera costes a la hora de alimentar eléctricamente dispositivos dispuestos en dichos vehículos.

La solución comúnmente extendida consiste en disponer un generador eléctrico formado por un estator y un rotor en correspondencia con un extremo de un eje de ruedas en donde se encuentra dispuesta una caja de grasa. De esta forma, el generador eléctrico es localizado dentro de la caja de grasa correspondiente.

Esta disposición proporciona facilidad de montaje al disponerse acoplado al extremo del correspondiente eje de ruedas, a la vez que una protección frente a impactos e inclemencias del tiempo al encontrarse encerrado dentro de la caja de grasa.

Sin embargo, esta disposición presenta inconvenientes como es un laborioso acceso al generador eléctrico al requerirse una apertura de la caja de grasa. Asimismo, esta intrusiva operación requerida para poder llevar a cabo labores de mantenimiento conlleva exponer la grasa, de forma que partículas indeseadas pueden introducirse de manera indeseada.

Esta intrusión puede dificultar el giro de los ejes de rueda, pudiendo derivar incluso en una ruptura de componentes, mecánicos o eléctricos, que incluso puede poner en peligro la integridad del vehículo ferroviario, además de su contenido. Esta problemática se ve especialmente agravada en entornos desfavorables. Entre los entornos desfavorables son de destacar lugares con especial tendencia a llover y entornos polvorientos, siendo estos últimos especialmente localizables en desiertos.

A la vista de la descrita desventaja o limitación que presentan las soluciones existentes en la actualidad, resulta necesaria una solución que permita disponer de los generadores eléctricos en los ejes de rueda para obtener energía eléctrica, a la vez que se proporciona facilidad y seguridad al acceder a dichos generadores eléctricos para su manipulación.

Objeto de la invención

Con la finalidad de cumplir este objetivo y solucionar los problemas técnicos comentados hasta el momento, además de aportar ventajas adicionales que se pueden derivar más adelante, la presente invención proporciona un generador de energía eléctrica acoplable a un eje de ruedas de un vehículo ferroviario, que comprende un rotor configurado para estar dispuesto de forma que recibe un giro del eje de ruedas; y un estator configurado para estar dispuesto envolviendo radial y externamente el rotor.

En el presente generador el rotor comprende dos porciones unibles entre sí formando una primera forma cilindrica y el estator comprende dos fracciones unibles entre sí formando una segunda forma cilindrica. De esta forma, el generador es colocable y retirable con respecto al eje de ruedas mediante un acceso directo al mismo.

El generador de energía eléctrica adicionalmente puede comprender un elemento de fijación disponible simultáneamente en contacto con el rotor y el eje de ruedas de forma que el giro del eje de ruedas es transmisible al rotor.

Preferentemente, el elemento de fijación comprende un cuerpo tubular para disposición del rotor y unas tapas configuradas para disposición en el eje de ruedas y cerrar unos extremos longitudinales del cuerpo tubular.

El generador de energía eléctrica adicionalmente puede comprender unos cojinetes de rodadura dispuestos en el estator para proporcionar un giro relativo entre el rotor y el estator. Preferentemente, los cojinetes tienen un diámetro exterior mayor que un espesor del estator. El generador de energía eléctrica adicionalmente puede comprender medios de unión que comprenden unas pletinas y unos elementos de inmovilización disponibles a través de las pletinas.

Al menos una de las pletinas puede ser curva de acuerdo a un radio de curvatura del rotor. Preferentemente, al menos una de las pletinas es disponible simultáneamente en contacto con las dos porciones.

Adicional o alternativamente, al menos una de las pletinas puede ser curva de acuerdo a un radio de curvatura del estator. Preferentemente, al menos una de las pletinas es disponible simultáneamente en contacto con las dos fracciones.

Al menos uno de los elementos de inmovilización es disponible a través de una de las pletinas a la vez que parcialmente insertado en una de las dos porciones. Preferentemente, el al menos uno de los elementos de inmovilización es disponible parcialmente insertado en una de las dos porciones de acuerdo a una dirección paralela a un eje longitudinal central imaginario del rotor.

Adicional o alternativamente, al menos uno de los elementos de inmovilización es disponible a través de una de las pletinas a la vez que parcialmente insertado en una de las dos fracciones. Preferentemente, el al menos uno de los elementos de inmovilización es disponible parcialmente insertado en una de las dos fracciones de acuerdo a una dirección paralela a un eje longitudinal central imaginario del estator.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de un generador de energía eléctrica acoplado a un eje de ruedas de vehículos ferroviarios.

La figura 2 muestra una vista esquemática explosionada de un rotor y un elemento de fijación, ambos comprendidos en el generador de energía eléctrica objeto de la invención.

La figura 3 muestra una vista esquemática en perspectiva del rotor formando una primera forma cilindrica y dispuesto en el elemento de fijación. La figura 4 muestra una vista esquemática explosionada de un estator comprendido en el generador de energía eléctrica objeto de la invención.

La figura 5 muestra una vista esquemática en perspectiva del estator formando una segunda forma cilindrica.

La figura 6 muestra una vista esquemática axial del generador de energía eléctrica acoplado al eje de ruedas.

La figura 7 muestra una vista esquemática radial del generador de energía eléctrica acoplado al eje de ruedas.

La figura 8 muestra una vista esquemática en sección del estator de forma que se muestran unos cojinetes.

La figura 9 muestra una vista esquemática en sección de una porción angular del rotor y del estator.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un generador de energía eléctrica acoplable a un eje de ruedas (1) de un vehículo ferroviario que comprende un rotor (2) configurado para estar dispuesto de forma que recibe un giro del eje de ruedas (1) y un estator (3) configurado para estar dispuesto envolviendo radial y externamente el rotor (3). En la figura 1 es apreciable el presente generador de energía eléctrica acoplado al eje de ruedas (1) correspondiente.

El rotor (2) comprende dos porciones (2.1 , 2.2), una primera porción (2.1) y una segunda porción (2.2), unibles entre sí formando una primera forma cilindrica, tal y como es derivable por ejemplo de las figuras 2 y 3. Una sola de estas porciones (2.1 , 2.2) no permite una colocación y retirada del rotor (2) con respecto al eje de ruedas (1) en un tramo comprendido entre las ruedas de dicho eje (1) sin al menos tener retirada una de las ruedas.

Por otro lado, un mayor número de las estas porciones (2.1 , 2.2) proporciona una complejidad, especialmente en el montaje, que aumentaría exponencialmente con el incremento del número de las porciones (2.1 , 2.2) al tratarse de un elemento de movimiento giratorio radial y externamente envuelto por otro inmóvil, como es el estator (3).

El estator (3) comprende dos fracciones (3.1 , 3.2), una primera fracción (3.1) y una segunda fracción (3.2), unibles entre sí formando una segunda forma cilindrica, tal y como es derivable por ejemplo de las figuras 4 y 5. Una sola de estas fracciones (3.1 , 3.2) no permite una colocación y retirada del estator (3) con respecto al eje de ruedas (1) en un tramo comprendido entre las ruedas de dicho eje (1) sin al menos tener retirada una de las ruedas.

Por otro lado, un mayor número de las estas fracciones (3.1 , 3.2) proporciona una complejidad, especialmente en el montaje, que aumentaría exponencialmente con el incremento del número de las fracciones (3.1 , 3.2) al tratarse de un elemento de inmóvil envolviendo radial y externamente por otro giratoriamente móvil, como es el rotor (3).

De esta manera, por tanto, el presente generador de energía eléctrica es colocable y retirable con respecto al eje de ruedas (1) mediante un acceso directo al mismo, al ser acoplable en un punto a lo largo de un eje longitudinal del eje de ruedas (1). Es decir, sin necesidad de acceder a una caja de grasas. Esta disposición del presente generador de acuerdo a un punto a lo largo del eje longitudinal del eje de ruedas (1) proporciona una capacidad de aumentar la potencia, es decir la cantidad de energía, obtenible o generable al carecer de limitaciones dimensionales en el dimensionamiento del generador por un volumen de una caja de grasas.

El generador de energía eléctrica comprende un elemento de fijación (4) disponible simultáneamente en contacto con el rotor (2) y el eje de ruedas (1) de forma que el giro del eje de ruedas (1) es transmisible al rotor (2).

El elemento de fijación (4), a su vez, comprende un cuerpo tubular (4.1) para disposición del rotor (2) y unas tapas (4.2) configuradas para disposición en el eje de ruedas (1) y cerrar unos extremos longitudinales del cuerpo tubular (4.1). Véanse las figuras 1 a 3 y 6.

De esta manera, se minimiza el contacto con el eje de ruedas (1) en comparación con el asociable al de disposición directa del rotor (2) en el eje de ruedas (1). Además, está configuración permite absorber o evitar irregularidades en el propio eje de ruedas (1) en un tramo comprendido entre las dos tapas (4.2). Adicionalmente, la disposición del rotor (2) sobre el cuerpo tubular (4.1), estando éste (4.1) radialmente alejado o distanciado con respecto al eje de ruedas (1) debido al cuerpo tubular (4.1) con las tapas (4.2), proporciona una mayor velocidad angular al rotor (2). Esto es posible debido a la ventajosa disposición del presente generador de energía eléctrica al ser dispuesto fuera de la caja de grasa en una parte media del eje de ruedas (1), es decir en un punto a lo largo del eje longitudinal del eje de ruedas (1).

El generador de energía eléctrica comprende unos cojinetes (5) de rodadura dispuestos en el estator (3) para proporcionar un giro relativo entre el rotor (2) y el estator (3). De esta manera, por tanto, el giro transmitido al rotor (2) es absorbido por los cojinetes (5) de forma que el estator (3) es mantenido inmóvil.

Los cojinetes (5) están dispuestos determinando los únicos puntos de contacto del estator (3) con el rotor (2). Además, dichos cojinetes (5) están dispuestos determinando un entrehierro constante en 360°. Preferentemente, los cojinetes (5) están angularmente repartidos en parejas, cada 90°, de forma que en correspondencia con cada extremo axial del generador se localizan cuatro de los citados cojinetes (5).

El estator (3) comprende unas muescas (6) axiales y unos cuerpos (7), estando las muescas

(6) dispuestas para alojar los cuerpos (7). Así, los cuerpos (7) se fijan de manera removible al estator (3) en correspondencia con dichas muescas (6). Estas características son apreciables mediante las figuras 4 y 5. Preferentemente, esta fijación es establecióle mediante unos primeros elementos roscados (8), tales como tornillos.

Los cuerpos (7) comprenden un paso (7’) para disposición insertada de unos segundos elementos roscados (9), por ejemplo otros tornillos. Cada uno de estos segundos elementos roscados (9) está configurado para unir uno de los cojinetes (5) al correspondiente cuerpo

(7) siendo permitido el giro angular de estos (5).

De esta forma, se facilita y proporciona un acceso a los cojinetes (5) de forma que son removióles ellos mismos, o junto con los cuerpos (7) que los portan, para su limpieza, revisión o sustitución de manera directa, es decir sin necesidad de desmontar ningún elemento adicional, ni siquiera el propio estator (3).

Los cuerpos (7) rodean radial y parcialmente los cojinetes (5) para protegerlos frente a impactos. Así, por lo tanto, los cuerpos (7) actúan como elementos de fijación de los cojinetes (5) en el estator (3), además de como elementos de protección de los mismos.

De manera preferente, los cojinetes (5) tienen un diámetro exterior mayor que un espesor, o extensión en sentido radial, del estator (3). De esta forma, el rotor (2) tiene una capacidad de giro maximizada con respecto al dimensionamiento axial del estator (3).

Para maximizar dicha capacidad de giro un eje central de giro de los cojinetes (5) se localiza con respecto al espesor del estator (3) de un punto medio hacia un punto radialmente externo. De acuerdo con esto, el estator (3) puede comprender unos abultamientos (9’) en correspondencia con los pasos (7’) para disposición de los segundos elementos roscados

(9) de determinación del giro de los cojinetes (5) por ejemplo radial y externamente en mayor medida sin aumento del espesor total del estator (3). Véase la figura 8.

El generador de energía eléctrica comprende medios de unión, los cuales a su vez comprenden unas pletinas (10) y unos elementos de inmovilización (11), siendo dichos elementos de inmovilización (11) disponibles a través de las pletinas (10).

Unas de estas pletinas (10) son disponibles en contacto con el rotor (2) y otras de estas pletinas (10) son disponibles en contacto con el estator (3). Más concretamente, las pletinas

(10) disponibles en contacto con el rotor (2) son disponibles simultáneamente en contacto con las dos porciones (2.1 , 2.2) para unirlas entre sí formando la primera forma cilindrica. Asimismo, las pletinas (10) disponibles en contacto con el estator (3) son disponibles simultáneamente en contacto con las dos fracciones (3.1 , 3.2) para unirlas entre sí formando la segunda forma cilindrica.

Por un lado, las pletinas (10) disponibles en contacto con el rotor (2) son curvas de acuerdo a un radio de curvatura del rotor (2), según un plano medio curvo tanto de las pletinas (10) como del rotor (2). Estas pletinas (10) tienen un espesor, o una extensión en sentido radial, igual al del rotor (2).

Adicionalmente, el rotor (2) tiene unos rebajes (2.3) para alojar las correspondientes pletinas (10). Estos rebajes (2.3) se localizan en correspondencia con extremos de unión de las porciones (2.1 , 2.2) para formar la primera forma cilindrica. Asimismo, de manera preferente, los rebajes (2.3) se localizan en extremos axiales de las porciones (2.1 , 2.2). Tanto dichas pletinas (10) como los citados rebajes (2.3) son apreciables en las figuras 2 y 3.

De esta manera, las pletinas (10) de unión de las porciones (2.1 , 2.1) quedan preferentemente enrasadas o al mismo nivel, o al menos sin sobresalir, tanto radialmente como axialmente con el rotor (2).

Por otro lado, las pletinas (10) disponibles en contacto con el estator (3) son curvas de acuerdo a un radio de curvatura del estator (3), según un plano medio curvo tanto de las pletinas (10) como del estator (3). Estas pletinas (10) tienen un espesor, o una extensión en sentido radial, menor que el del estator (3). De esta manera, el estator (3) está configurado para envolver radial y externamente las pletinas (10) unidas al mismo y simultáneamente en contacto con las dos fracciones (3.1 , 3.2).

Adicionalmente, el estator (3) tiene unas entalladuras (3.3) para alojar las correspondientes pletinas (10). Estas entalladuras (3.3) se localizan en correspondencia con extremos de unión de las fracciones (3.1 , 3.2) para formar la segunda forma cilindrica. Asimismo, de manera preferente, las entalladuras (3.3) se localizan en extremos axiales de las fracciones (3.1 , 3.2). Tanto dichas pletinas (10) como las citadas entalladuras (3.3) son apreciables en las figuras 4 y 5.

De esta manera, las pletinas (10) de unión de las fracciones (3.1 , 3.2) quedan enrasadas o al mismo nivel, o al menos sin sobresalir, tanto radial e internamente como axialmente con el estator (3). El estator (3) tiene unas pestañas (3.4) limitando la disposición de las correspondientes pletinas (10) radial y externamente.

Los elementos de inmovilización (11), identificados en la figura 1 , comprenden unos terceros elementos roscados (11.1) y unos elementos pasadores (11.2), tal y como se puede apreciar tanto en las figuras 2 y 4 como en las figuras 3 y 5.

Por una parte, los elementos de inmovilización (11), preferentemente tanto los terceros elementos roscados (11.1) como los elementos pasadores (11.2), son disponibles a través de las pletinas (10) disponibles uniendo las porciones (2.1 , 2.2) entre sí. Asimismo, los citados elementos de inmovilización (11) son disponibles a través de dichas pletinas (10) a la vez que parcialmente insertados en una de las porciones (2.1 , 2.2). De acuerdo con esto, y de manera preferente, los elementos de inmovilización (11) son disponibles a través de las pletinas (10) a la vez que parcialmente insertados en las porciones (2.1 , 2.2) de acuerdo a una dirección paralela a un eje longitudinal central imaginario del rotor (2).

De esta forma, dichos elementos de inmovilización (11), tanto los terceros elementos roscados (11.1) como los elementos pasadores (11.2), están dispuestos a través de las correspondientes pletinas (10) y parcialmente insertados en las porciones (2.1 , 2.2) paralelamente al citado eje longitudinal central imaginario del rotor (2), estableciendo la unión entre dichas porciones (2.1 , 2.2) de forma que establecen el rotor (2) de acuerdo a la primera forma cilindrica.

Por otra parte, los elementos de inmovilización (11), preferentemente tanto los terceros elementos roscados (11.1) como los elementos pasadores (11.2), son disponibles a través de las pletinas (10) disponibles uniendo las fracciones (3.1 , 3.2) entre sí. Asimismo, los citados elementos de inmovilización (11) son disponibles a través de dichas pletinas (10) a la vez que parcialmente insertados en una de las fracciones (3.1 , 3.2).

De acuerdo con esto, y de manera preferente, los elementos de inmovilización (11) son disponibles a través de las pletinas (10) a la vez que parcialmente insertados en las fracciones (3.1 , 3.2) de acuerdo a la dirección paralela al eje longitudinal central imaginario del rotor (2).

De esta forma, dichos elementos de inmovilización (11), tanto los terceros elementos roscados (11.1) como los elementos pasadores (11.2), están dispuestos a través de las correspondientes pletinas (10) y parcialmente insertados en las fracciones (3.1 , 3.2) paralelamente al citado eje longitudinal central imaginario del rotor (2), estableciendo la unión entre dichas fracciones (3.1 , 3.2) de forma que establecen el estator (3) de acuerdo a la segunda forma cilindrica.

El rotor (2) comprende unos componentes (12) dispuestos para actuar como rotor del generador. Estos componentes (12) se encuentran angularmente distribuidos por el rotor (2), es decir tanto por la primera porción (2.1) como por la segunda porción (2.2).

Para disposición de estos componentes (12), el rotor (2) comprende unas cavidades (12’) angularmente distribuidas por el rotor (2), y de esta manera tanto por la primera porción (2.1) como por la segunda porción (2.2).

El estator (3) comprende otros componentes (13) dispuestos para actuar como estator del generador. Estos otros componentes (13), los cuales son eléctricamente complementarios de los componentes (12) del rotor (2), se encuentran angularmente distribuidos por el estator (3), es decir tanto por la primera fracción (3.1) como por la segunda fracción (3.2).

Para disposición de dichos otros componentes (13), el estator (3) comprende unas láminas (13’) curvas. Preferentemente son dos las láminas (13’), una por cada una de las fracciones (3.1 , 3.2). De acuerdo con esto, el estator (3) comprende una concavidad (13”) para alojar cada una de las citadas láminas (13’).

El estator (3) adicionalmente comprende unos orificios pasantes (14) para fijar las láminas (13’), estando dichas láminas (13’) alojadas en las cavidades (13”). Estos orificios pasantes (14) están dispuestos en la primera fracción (3.1) y en la segunda fracción (3.2) de forma que unos tornillos o semejantes son introducibles radialmente desde una parte externa hacia una parte interna de forma que se enroscan o fijan en las láminas (13’).

Adicionalmente, el estator (3) preferentemente comprende unos puntos de fijación (15) para fijación de una carcasa, no mostrada en las figuras, de protección del presente generador de energía eléctrica.