БЕЗРЕДУКТОРНЫЙ ВЕТРОАГРЕГАТ Российский патент 2003 года по МПК F03D9/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии.

Известен безредукторный ветроагрегат (ветрогенератор), который содержит поворотное ветроколесо, магнитную систему с обмотками, в зазоре которой перемещается ротор, причем магнитная система расположена на основании, размещенном в зоне нижнего положения лопастей, а лопасти снабжены ферромагнитными зубчатыми пластинами, составляющими ротор, ротор таким образом охватывает концы лопастей, пластины проходят через воздушный зазор магнитной системы (см. , например, SU 861716 A, кл. F 03 D 9/00, 1/00, 07.09.1981), по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип).

Недостатком данного агрегата является увеличенная масса ротора, который фактически имеет диаметр, равный диаметру самого ветроколеса, что в случае ветроколес большого диаметра практически неприемлемо. Это приводит к необходимости выполнять не только статор, но и ротор в сегментном исполнении.

Технический результат, заключающийся в уменьшении массы и габаритов ветроагрегата, обеспечении его устойчивости к порывам ветра, достигается за счет того, что в безредукторном ветроагрегате, содержащем башню с основанием, на основании установлены сегментный статор, вращающиеся ветроколеса с валами, с лопастями и с сегментными элементами, согласно изобретению основание выполнено поворотным и имеет хвост, а сегментные элементы снабжены двумя вращательными парами, причем первая вращательная пара каждого элемента установлена на торце лопасти, а вторая пара - на дополнительном стержне, а последний расположен в продольном канале лопасти и закреплен на валу, а между сегментным элементом и лопастью установлена замыкающая пружина.

На фиг. 1 изображен безредукторный ветроагрегат, вид спереди; на фиг. 2 изображена лопасть с концевым сегментным элементом в увеличенном масштабе, вид сверху при минимальной скорости ветра, направление ветра - снизу вверх; на фиг. 3 изображена та же лопасть, но отклоненная под воздействием ветрового потока; на фиг. 4 изображен вид в торец лопасти с сегментным элементом; на фиг. 5 изображен увеличенный размер лопасти с продольным каналом.

Безредукторный ветроагрегат включает в себя основание 1 ветроколеса 2 (минимум два для двухстороннего статора), установленного на основании 1, сегментные элементы (замыкающие магнитопроводы) 3, которые установлены на концах лопастей 16, эти элементы 3 находятся в магнитном контакте с магнитопроводами 4 статора, который укреплен на основании 1, на основании 1 также установлен хвост 5 установки на ветер. Кроме магнитопроводов 4 статор включает в себя источник магнитного поля 6 и воспринимающую катушку 7 с сердечником, ветроколеса 2 вращаются в подшипниковых узлах 8. Основание 1 установлено на поворотном узле 9 башни 10. Сегментный элемент 3 имеет первую 17 и вторую 11 вращательные пары, причем вторая пара 11 установлена на дополнительном стержне 12, а сам элемент 3 снабжен пружиной 13. В лопасти 16 ветроколеса 2 выполнен продольный канал 14, в котором проходит стержень 12, имеющий торцевое (относительно лопасти) и корневое колено 15, закрепленное на корне лопасти 16. Пружина 13 прикреплена к крепящему выступу 18, который установлен на конце лопасти 16. Другой конец лопасти 16 установлен на валу 19.

Ветроагрегат работает следующим образом. Под воздействием ветрового потока ветроколеса 2 приходят во вращение, при этом сегментные элементы 3 пересекают воздушный зазор между магнитопроводами 4, в результате чего изменение магнитного потока источника 6 (постоянного магнита) воспринимается катушкой 7 и передается в сеть или на зарядку аккумуляторной батареи (не показана).

В процессе работы лопасти 16 испытывают ветровую нагрузку, которая приводит к деформации лопасти 16, в частности к ее изгибу. Если элемент 3 закрепить на конце лопасти 16 неподвижно, то в результате изгиба возможно задевание элемента 3 за магнитопроводы 4, для исключения чего возможно увеличение воздушного зазора, но это приводит к ухудшению массогабаритных показателей, что нежелательно по экономическим соображениям. Поэтому при минимальном воздушном зазоре на каждой лопасти 16 образован силовой параллелограмм, образованный четырьмя сторонами: сегментного элемента 3, стержня 12, вала 19, лопасти 16, и четырьмя шарнирами: двумя вращательными парами 11 и 17 и двумя изгибными местами закрепления лопасти 16 и корневого колена 15 стержня 12 к валу 19.

При относительно небольших скоростях ветра, не вызывающих существенную деформацию лопасти 16, положение основных элементов характеризуется отсутствием взаимного перемещения, при этом силовое замыкание осуществляется пружиной 13. Под воздействием порыва или усилия ветра лопасть 16 изгибается в месте прикрепления к валу 19. В результате, при незначительном увеличении воздушного зазора между элементом 3 и магнитопроводом 4, элемент 3 соблюдает параллельное положение, поскольку поворачивается во вращательных парах 17 и 11. Пара 17 выполнена в виде стержня, установлена в полуцилиндрических выступах, выполненных соответственно в элементе 3 и торце лопасти 16. Пара 11 также выполнена в виде стержня, контактирующего с полуцилиндрическим выступом в элементе 3, а с другой стороны к стержню приварен в середине конец дополнительного стержня 12. Минимальная осевая упругость лопасти 16 и стержня 12, проходящего в канале 14, служащем для уменьшения аэродинамического сопротивления, служат гарантией стабильности сторон параллелограмма и перемещения элемента 3 в конструкционных пределах.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. Технический результат, заключающийся в уменьшении массы и габаритов ветрогенератора, обеспечении его устойчивости к порывам ветра, достигается за счет того, что в безредукторном ветроагрегате, содержащем башню с основанием, на основании установлены сегментный статор, вращающиеся ветроколеса с валами, с лопастями и с сегментными элементами, согласно изобретению основание выполнено поворотным и имеет хвост, а сегментные элементы снабжены двумя вращательными парами, причем первая вращательная пара каждого элемента установлена на торце лопасти, а вторая пара - на дополнительном стержне, а последний расположен в продольном канале лопасти и закреплен на валу, а между сегментным элементом и лопастью установлена замыкающая пружина. 5 ил.

Безредукторный ветроагрегат, содержащий башню с основанием, на основании установлены сегментный статор, вращающиеся ветроколеса с валами, с лопастями и с сегментными элементами, отличающийся тем, что основание выполнено поворотным и имеет хвост, а сегментные элементы снабжены двумя вращательными парами, причем первая вращательная пара каждого элемента установлена на торце лопасти, а вторая пара - на дополнительном стержне, а последний расположен в продольном канале лопасти и закреплен на валу, а между сегментным элементом и лопастью установлена замыкающая пружина.