ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР СЕГМЕНТНОГО ТИПА Российский патент 2009 года по МПК F03D9/00 

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

Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотного ветроколеса, снабженного устройством установки на ветер [1].

Данный ветроагрегат имеет башню традиционного типа. Известен также ветрогенератор [2], который содержит башню, две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным поворотным опорным узлом, вращающееся основание ветроколеса с горизонтальной осью, установленные на стойках (башнях) рам, поддерживающие тележки, мультипликаторы, генераторы и поворотные основания, отличающийся тем, что рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство.

Недостатком данного устройства является наличие ветроколесных стоек с генераторами традиционного классического типа, не обеспечивающими высокие линейные скорости относительно перемещения ротора и статора.

Из известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветрогенератор [3] сегментного типа, который включает в себя: башню, выполненную в виде пространственной фигуры, которая составлена из стержней, являющихся катетами двух прямоугольных треугольников с общим катетом (стержнем) и гипотенузами (стержнями), при этом дугообразный стержень соединяет вершины данных треугольников. Продолжением верхнего стержня является подшипниковый узел, в котором вращается ступица ветроколеса, имеющего лопасти, которые соединены ферромагнитной роторной пластиной, являющейся одновременно концевой аэродинамической шайбой. Роторные пластины (роторные элементы) входят в периодический магнитный контакт со статорным элементом, укрепленным на криволинейном стержне. Стержни имеют в средней части перемычку, на которой укреплен руль, который также скреплен со стержнем. Дугообразные стержни соединены с опорой, установленной в шарнире, закрепленном на опорной плите.

Недостатком устройства являются большие массогабаритные показатели и отсутствие буревой защиты.

Изобретение направлено на уменьшение зависимости от буревых порывов ветра.

Это достигается тем, что ветроэнергоагрегат сегментного типа содержит башню, вращающееся основание, ветроколесо с горизонтальной осью, генератор со статорными и роторными элементами и хвостовой элемент. Согласно изобретению вращающееся основание снабжено вращающимися роликами, которые установлены снаружи центральной трубы, на переднем конце которой закреплен генератор, а на заднем конце - ветроколесо, причем внутри центральной трубы установлен в подшипниках центральный стержень, который спереди прикреплен к вращающемуся основанию, а сзади - к хвостовому элементу.

Достижение технического результата обусловлено полым исполнением центральной трубы 7, внутри которой на подшипниках установлен центральный стержень, несущий хвостовой элемент.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан ветроэнергоагрегат, вид сбоку в разрезе, на фиг.2 - вид спереди, на фиг.3 - разрез по середине центральной трубы и по верхнему ролику, на фиг.4 - разрез по поддерживающим вращающимся роликам.

Ветроэнергоагрегат сегментного типа включает в себя башню 1, скрепленную с кронштейном 2, на котором укреплены статорные элементы - магнитопроводы 3 статора с обмотками 4 и центральный стержень 5, на котором установлены подшипники 6, а на них, в свою очередь, установлена центральная труба 7.

На переднем конце центральной трубы с помощью спиц 8 укреплен обод 9 генератора с роторными элементами 10, в качестве которых могут выступать или ферромагнитные зубцы (индукторное исполнение), или постоянные магниты (классическое исполнение синхронного генератора). Центральная труба 7 покоится на вращающихся роликах 11, установленных на вращающемся основании 12. Сверху труба прижимается роликом 13, установленным в верхнем кронштейне 14. На заднем конце центральной трубы 7 с помощью спиц 15 укреплен обод 16 ветроколеса, на котором с помощью упругих шарниров 17 установлены лопасти 18. На заднем конце центрального стержня 5 установлен хвостовой элемент 19, крепящийся через отверстия 20. Положение лопастей при буревом порыве показано на фиг.1 пунктиром. В индукторном исполнении имеются статорные источники возбуждения (магниты) 21.

Описание работы устройства. Набегающий ветровой поток, направленный на фиг.1 слева направо, приводит в движение ветроколесо воздействием на лопасти 18. Движение с помощью спиц 15, центральной трубы 7, спиц 8 и обода 9 передается на роторные элементы 10 генератора, которые, взаимодействуя с магнитными системами 3, наводят ЭДС в катушках 4 статора. При изменении направления ветра, ветровое воздействие через хвостовой элемент 19 передается на центральный стержень 5, подшипники 6, центральную трубу 7, ролики 11, на вращающееся основание 12, которое ориентирует агрегат на ветер.

Защита от буревых порывов осуществляется поворотом лопастей 15 в радиальных плоскостях в упругих шарнирах 17 в положение, показанное на фиг.1 пунктиром.

Достоинством данного агрегата является, кроме устойчивости к буревым порывам ветра, оптимальная развесовка на вращающееся основание, заключающаяся в том, что масса генератора уравновешена массой ветроколеса с хвостовым элементом.

Источники информации

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

2. Патент РФ №2187019 / А.М.Литвиненко - Ветроэнергетическая установка / Опубл. Б.И. №22, 2002, F03 05/04, заявка №2001101581/06 от 16.01.2001.

3. Патент РФ №2286478 / А.М.Литвиненко - Ветроэлектроагрегат сегментного типа / Опубл. Б.И. №30 от 10.07.2006, F03D 9/00, заявка №2005102247/06 от 31.01.2005.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть применено для выработки электроэнергии. Ветроэнергоагрегат сегментного типа содержит башню, вращающееся основание, ветроколесо с роторными элементами, статорные элементы и хвостовой элемент. Ветроэнергоагрегат снабжен центральной трубой, на переднем конце которой укреплен генератор, а на заднем - ветроколесо. Вращающееся основание снабжено вращающимися роликами, которые установлены снаружи центральной трубы. Внутри центральной трубы в подшипниках установлен центральный стержень, который спереди кронштейном прикреплен к вращающемуся основанию, а сзади - к хвостовому элементу. Использование ветроэнергоагрегата обеспечит возможность прохождения буревых порывов без существенного воздействия на силовые конструкции. 4 ил.

Ветроэнергоагрегат сегментного типа, содержащий башню, вращающееся основание, ветроколесо с горизонтальной осью, генератор со статорными и роторными элементами и хвостовой элемент, отличающийся тем, что вращающееся основание снабжено вращающимися роликами, которые установлены снаружи центральной трубы, на переднем конце которой закреплен генератор, а на заднем конце - ветроколесо, причем внутри центральной трубы в подшипниках установлен центральный стержень, который спереди прикреплен к вращающемуся основанию, а сзади к хвостовому элементу.