ВЕТРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F03D9/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроустановках.

Известна вращающаяся электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая систему возбуждения, выполненную в виде полюсов из постоянных магнитов, укрепленных на магнитоподводящем ярме, якорь с обмоткой и магнитные шунты (патент СССР, Н 02 К 23/04, 21/00 от 21.11.83, опубл. БИ от 15.12.89).

Недостатком данной машины является ее конструктивная сложность, сложность в ремонте и техническом обслуживании, высокая металлоемкость, что делает ее малопригодной для ветроэнергетики.

Известен безредукторный ветроагрегат, содержащий магнитоэлектрический генератор с дуговым статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, при этом ротор выполнен в виде обода из ферромагнитной резины с вплавленными в нее постоянными магнитами (а.с. N 1170187, F 03 D 1/00 от 11.04.83, опубл. БИ N 28 от 30.07.85 - прототип).

Данный ветроагрегат конструктивно прост, его можно легко изготовить и смонтировать, просто осуществить ремонт и техническое обслуживание. Недостатком данного изобретения является то, что постоянные магниты размещены на концах ветроколеса в ферромагнитной резине, что значительно увеличивает массу ветроколеса, а это снижает коэффициент полезного действия ветроагрегата.

Из-за значительной массы ветроколеса трудно разместить несколько ветроагрегатов на одном валу последовательно, чтобы увеличить мощность ветроэлектростанции.

Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции, легкость в монтаже и демонтаже ветроагрегата, а также простота в техническом обслуживании. Кроме того, задачей изобретения является возможность последовательно монтировать на одном валу необходимое количество ветрогенераторов, которое определяется требуемой мощностью ветроэлектростанции.

Поставленная задача решается ветрогенератором, содержащим магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, по изобретению, он содержит корпус, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием, изготовленным в виде конфузора, и выходным отверстием, изготовленным в виде диффузора, причем кривая, образующая поверхность конфузора, соответствует кривой, образующей поверхность диффузора, при этом в корпусе размещен жестко закрепленный вал с размещенными на нем крыльями ветроколеса, причем крылья установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси вала, при этом на крыльях ветроколеса установлен ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям установлен статор, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на диске, при этом диск размещен на валу неподвижно, а между статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал закреплен на опоре с возможностью вращении вокруг оси опоры.

По пункту 1 изобретения, на конце вала установлен стабилизатор, выполненный в виде пластины, закрепленной на валу параллельно оси опоры.

Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна".

Сравнительный анализ предложенного решения с известными не выявил решений, признаки которых полностью совпадают с признаками предложенного решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже схематически изображена ветроэлектростанция с тремя ветрогенераторами.

Ветрогенератор состоит из магнитоэлектрического генератора 1 со статором 2 и ротором 3, закрепленным на крыльях ветроколеса 4, при этом магнитоэлектрический генератор 1 помещен в корпус 5, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием 6, изготовленным в виде конфузора, и выходным отверстием 7, выполненным в виде диффузора, причем кривая, образующая поверхность конфузора 6, соответствует кривой, образующей поверхность диффузора 7, при этом в корпусе 5 размещен жестко закрепленный вал 8 с размещенными на нем крыльями ветроколеса 4, причем крылья установлены на подшипниках (не показаны) с возможностью вращения вокруг продольной оси вала 8, на крыльях ветроколеса 4 установлен ротор 3, выполненный в виде постоянных магнитов, закрепленных на крыльях ветроколеса 4, например, винтами (не показаны), симметрично крыльям ветроколеса 4 установлен статор 2, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на диске 9. Крепление катушек может быть различным: винтами, хомутами и т.д. Диск 9 размещается на валу 8 неподвижно, а между ротором 3 и статором 2 имеется зазор. Величина зазора не должна превышать 2 мм, так как при большем зазоре значительно снижается мощность ветрогенератора.

Вал 8 ветрогеноратора устанавливается на опоре 10 с возможностью вращения вокруг оси опоры.

Для ориентации ветрогенератора (ветростанций) по направлению ветра на валу 8 закреплена пластина 11 стабилизатора. Пластина крепится (болтами, винтами с помощью сварки) параллельно продольной оси опоры 10.

Ветрогенератор размещается в корпусе 5 с входным отверстием, выполненным в виде конфузора 6, и выходным отверстием 7, выполненным в виде диффузора.

Такое выполнение стало необходимым для увеличения давления воздуха на лопасти, что достигается выполнением входного отверстия 6, выполненного в виде конфузора.

Поток воздуха стенками, образующими конфузор, сжимается, ускоряется его движение, а значит, и давление на лопасти ветрогенератора, а так как между корпусом и крыльями имеется зазор, а за крыльями ветрогенератора создается разрежение, происходит эжекция воздуха, и дополнительный поток его усиливает давление на крылья. Отработанный в ветрогенераторе воздух выбрасывается через диффузор, ускоряя свое движение. Так как ветростанции могут комплектоваться несколькими ветрогенераторами (на приведенном чертеже их 3), то получается чередование: конфузор, диффузор, конфузор и т.д.

Тем самым достигается равномерное давление воздуха на крылья ветрогенератора при последовательном их размещении на валу 8 за счет эжекции воздуха. Объем эжекции регулируется зазором между конфузором и диффузором, рядом размещенных ветрогенераторов.

Ветрогенератор работает следующим образом.

Поток воздуха через конфузор 6 корпуса 5 поступает на крылья ветроколеса 4, а так как крылья ветроколеса 4 установлены на подшипниках (не показано), закрепленных на валу 8, крылья начинают вращаться, вращая постоянные магниты, выполняющие роль ротора 3. В статоре 2, выполненном в виде катушек, закрепленных на диске, наводится электродвижущая сила. Полученный электрический ток выводится на кольцо (не показано) опоры 10 и далее поступает в накопитель (не показан).

При изменении направления потока воздуха ветрогенератор под действием стабилизатора 11 ориентирует его по направлению движения воздуха. За крыльями ветроколеса 4 создается разрежение, и поток воздуха устремляется в зазор между крыльями ветроколеса 4 и корпусом 5. Создается дополнительное давление потока воздуха на крылья. Отработанный воздух через диффузор 7, ускоряясь, поступает на лопатки следующего ветрогенератора, а так как между диффузором первого ветрогенератора и конфузором следующего имеется регулируемый зазор, происходит эжекция воздуха, создавая дополнительный поток, а значит, и дополнительное давление воздуха на ветроколесо, тем самым обеспечивая равномерную работу всех ветрогенераторов. Кроме того, такое решение позволяет осуществлять легко монтаж и демонтаж как составных частей ветрогенератора, так и его в целом. Таким образом достигается простота в монтаже, демонтаже и обслуживании.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроустановках. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, обеспечении легкости в монтаже и демонтаже ветроагрегата, а также в простоте технического обслуживания, обеспечивается за счет того, что ветрогенератор, содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, согласно изобретению, имеет корпус, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием, изготовленным в виде конфузора, и выходным отверстием, изготовленным в виде диффузора, причем кривая, образующая поверхность конфузора, соответствует кривой, образующей поверхность диффузора, при этом в корпусе размещен жестко закрепленный вал с размещенными на нем крыльями ветроколеса, причем крылья установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси вала, при этом на крыльях ветроколеса установлен ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям установлен статор, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на диске, при этом диск размещен на валу неподвижно, а между статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал закреплен на опоре с возможностью вращения вокруг оси опоры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ветрогенератор, содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, отличающийся тем, что он содержит корпус, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием, изготовленным в виде конфузора и выходным отверстием, изготовленным в виде диффузора, причем кривая, образующая поверхность конфузора, соответствует кривой, образующей поверхность диффузора, при этом в корпусе размещен жестко закрепленный вал с размещенными на нем крыльями ветроколеса, причем крылья установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси вала, при этом на крыльях ветроколеса установлен ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям установлен статор, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на диске, при этом диск размещен на валу неподвижно, а между статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал закреплен на опоре с возможностью вращения вокруг оси опоры. 2. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что на конце вала установлен стабилизатор, выполненный в виде пластины, закрепленной на валу параллельно оси опоры.