ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2003 года по МПК F03D9/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетики.

Известны ветроэлектрогенераторные установки, содержащие башню с оголовком и поворотным основанием с устройством ориентации на ветер (хвостовым стабилизатором). На поворотном основании обычно устанавливается опорный вращающийся узел (или узлы в случае установки нескольких ветроколес), а валы ветроколес через редукторы соединяются с генераторами [1, 2].

Недостатком таких установок является то, что с увеличением диаметра колеса и соответственно уменьшением числа оборотов вала приходится применять редукторы с большим передаточным отношением и соответственно с большой массой, на которую приходится рассчитывать, и поворотное основание и башню.

Из всех известных устройств наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является сегментная ветроэлектрогенераторная установка, статор и статорные элементы которой являются сегментом статора традиционного типа. Кроме этого, имеются и роторные элементы, например постоянные магниты [3].

Недостатком данной установки является то, что она приспособлена к работе только с одним ветроколесом. Установка другого параллельного ветроколеса связана с использованием второго статора, что увеличивает массу и габариты почти в два раза. Кроме этого, затруднено использование упрощенных и, следовательно, более дешевых роторных элементов.

Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов ветроэлектрогенераторной установки при минимизации ее стоимости.

Это достигается тем, что в сердечнике статорного элемента выполнены прорези, а постоянный магнит роторного элемента снабжен бандажом, установленным в прорези сердечника статорного элемента.

Достижение технического результата обусловлено тем, что расположение бандажа в прорези обеспечивает минимальный воздушный зазор между статорным и роторными элементами, что, в свою очередь, уменьшает массу и габариты.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена ветроэлектрогенераторная установка, вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 в укрупненном масштабе показаны статорный и роторный элементы, вид сверху, на фиг.4 - то же, вид в сечении в воздушном зазоре.

Ветроэлектрогенераторная установка включает в себя лопасти 1 ветроколес, ветроколеса закреплены в вращающихся узлах 2, которые расположены на поворотном основании 3. Лопасти ветроколес снабжены роторными элементами 4, которые установлены на концах лопастей. В центре основания между ветроколесами укреплен статорный элемент 5. Вращающееся основание 3 установлено на башне 6 и снабжено направляющим стабилизатором 7, который предназначен для установки ветроэлектрогенератора на ветер.

Каждый роторный элемент включает в себя постоянный магнит 8, намагниченный по горизонтальной оси (см. фиг.3). Постоянный магнит закреплен посередине "С-образной " скобой 9 с помощью бандажа 10, который представляет из себя намотку из пропаянной немагнитной проволоки. Статорный элемент представляет из себя двойной Ш-образный магнитопровод с горизонтальными участками 11, связанными в магнитном отношении со скобами 9, и с вертикальным участком 12. На средние элементы Ш-образных магнитопроводов надеты катушки 13, а сами средние элементы представляют из себя сердечники 14 с полюсными наконечниками 16, в которых выполнены прорези 15 таким образом, что (как показано на фиг.3) при магнитном контакте бандаж расположен в прорези центрального сердечника статорного элемента. Роторные скобы 9 закреплены с помощью угольника 17 и винтов 19 на торце (конце) лопасти. Угольник 17 соединен со скобой 9 также с помощью винтов. Два противоположно расположенных наконечника 16 соединены между собой винтами 18, которые проходят через отверстия в одном наконечнике, каналы в сердечнике 14 и резьбовые отверстия в другом наконечнике. Таким образом, на правом (см. фиг.3) наконечнике 16 имеется гладкая наружная поверхность, за исключением прорези 15, а на левом наконечнике 16 - лишь утопленные головки винтов 18.

Ветроэлектрогенераторная установка работает следующим образом. Под воздействием набегающего потока воздуха ветроколеса с лопастями 1 приходят во вращение. Установка на ветер осуществляется с помощью хвоста (стабилизатора) 7. При вращении роторные элементы 4 периодически вступают в магнитную связь со статорным элементом 5 с левой и с правой его сторон. При этом периодически коммутируется магнитная цепь: постоянный магнит 8 - скоба 9 - горизонтальные участки 11 - вертикальный участок 12 - сердечник 14 - наконечник 16. Колебания магнитного потока при этом воспринимаются катушкой 13. Наведенная ЭДС передается далее по проводникам к выпрямительной или преобразовательной установкам (не показаны). Для минимизации воздушного зазора и соответственно уменьшения массы и габаритов статорного и роторных элементов крепящий постоянный магниты 8 бандаж 10 (выполненный в виде проволочной обмотки или П-образной стяжки с резьбой на концах) при вращении попадает в прорезь 15, ориентированную вдоль горизонтального участка бандажа (см. фиг.4). Такое исполнение позволяет исключить выступающий участок бандажа из активного воздушного зазора между статорным и роторными элементами.

Уменьшенный воздушный зазор кроме уменьшения массы и габаритов обеспечивает минимизацию стоимости ветроэлектрогенераторной установки, а возможность использовании усиленного бандажа повышает надежность устройства.

Источники информации
1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М.: Энергоатомиздат, 1983, стр.109 и 110, рис.5.28; 5.29.

2. Авторское свидетельство СССР 732572 /В.К. Александров, В.Ф. Мосолов - Ветроагрегат/, опубл. БИ 17, 1980, F 03 D 3/30.

3. Авторское свидетельство СССР 861716 /И.П. Копылов, Т.В. Лядова - Безредукторный ветроагрегат /опубл. БИ 11, 1981, F 03 D 1/00.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Технический результат, заключающийся в уменьшении массы и габаритов ветроэлектрогенераторной установки, обеспечивается за счет того, что в ветроэлектрогенераторной установке, содержащей башню, поворотное основание, на котором установлены ветроколеса и статорный элемент с сердечником, при этом последний через воздушный зазор связан с роторными элементами, выполненными в виде постоянных магнитов с полюсными наконечниками и установленными на концах лопастей ветроколес, согласно изобретению в сердечнике статорного элемента выполнены прорези, а постоянный магнит роторного элемента снабжен бандажом, установленным в прорези сердечника статорного элемента. 4 ил.

Ветроэлектрогенераторная установка, содержащая башню, поворотное основание, на котором установлены ветроколеса и статорный элемент с сердечником, при этом последний через воздушный зазор связан с роторными элементами, выполненными в виде постоянных магнитов с полюсными наконечниками и установленными на концах лопастей ветроколес, отличающаяся тем, что в сердечнике статорного элемента выполнены прорези, а постоянный магнит роторного элемента снабжен бандажом, установленным в прорези сердечника статорного элемента.