Двухвходовый двухроторный ветро-солнечный генератор Российский патент 2019 года по МПК H02K7/20 H02K16/02 H02K23/02 H02K23/12 H02K7/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии вращения (например, энергии ветра), подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока (например, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока), одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.

Известна аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (АДБЭМГ), содержащая корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу (пат. РФ №2450411, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.). Подвозбудитель, АДБЭМГ состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря подвозбудителя. Возбудитель АДБЭМГ состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя. Основной генератор АДБЭМГ состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с обмоткой якоря основного генератора. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора АДБЭМГ выполнены аксиальными. Боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами. Внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлен постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами. В пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянного многополюсного магнита подвозбудителя уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока. В пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная обмотка якоря основного генератора.

Однако в такой машине-генераторе потери энергии велики из-за большого количества ступеней преобразования энергии. В частности, преобразование энергии в АДБЭМГ осуществляется в трех электрических машинах: подвозбудителе, возбудителе и основном генераторе. Ввиду этого, помимо нерациональных потерь энергии массогабаритные показатели известной из пат. РФ 2450411 электрической машины, также не удовлетворительны, кроме того, конструкция такой машины сложна.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор (АДБВСГ) (пат. РФ №2561504, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М., Кашин А.Я., Копелевич Л.Е., Самородов А.В.), содержащий корпус, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, при этом возбудитель состоит из индуктора возбудителя и аксиального магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена обмотка якоря основного генератора, и внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого со стороны бокового аксиального магнитопровода уложена обмотка возбуждения основного генератора, причем боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью жестко установлен в корпусе, а внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями установлен на валу с возможностью вращения относительно бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью. Индуктор возбудителя известного ветро-солнечного генератора, принятого за прототип, выполнен из постоянного многополюсного магнита и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя, причем постоянный многополюсный магнит индуктора возбудителя выполнен с пазами, многосекционным, неподвижным и жестко установлен в корпусе, а дополнительная обмотка возбуждения возбудителя уложена в пазы между секциями постоянного многополюсного магнита индуктора возбудителя и подключена к источнику постоянного тока, при этом внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами установлен в корпусе между постоянным многополюсным магнитом индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой возбуждения возбудителя и боковым аксиальным магнитопроводом с одной активной торцовой поверхностью с возможностью вращения относительно постоянного многополюсного магнита индуктора возбудителя с дополнительной обмоткой возбуждения возбудителя.

Однако в таком ветро-солнечном генераторе потери энергии также велики из-за большого количества ступеней преобразования энергии. В частности, преобразование энергии в АДБВСГ осуществляется в двух синхронных электрических машинах: возбудителе и основном генераторе. Это помимо нерациональных потерь энергии обуславливает повышенный расход активных материалов при изготовлении электрической машины и ухудшение массогабаритных показателей.

Кроме того, для принятого за прототип АДБВСГ характерна низкая стабильность выходного напряжения при изменении крутящего момента на валу (например, при порывах ветра), обусловленная тем, что выходное напряжение является функцией скорости вращения ротора, на котором расположена обмотка якоря возбудителя и обмотка возбуждения основного генератора, которая в свою очередь является функцией крутящего момента на валу. В связи с тем, что скорость ветра носит вероятностный характер, скорость вращения ротора при изменении скорости ветра подвержена резким изменениям.

Величина выходного напряжения U ветро-солнечного генератора определяется по формуле:

где С - конструктивный коэффициент, n - частота вращения ротора, зависящая от скорости ветра, Ф - магнитный поток возбуждения.

Частота выходного напряжения U ветро-солнечного генератора определяется по формуле:

где p - число пар полюсов, n - частота вращения ротора, зависящая от скорости ветра.

Таким образом, частота и значение выходного напряжения принятого за прототип АДБВСГ нестабильны. Это ограничивает область применения принятого за прототип ветро-солнечного генератора: генератор с нестабилизированным напряжением не пригоден для питания потребителей электроэнергией высокого качества напрямую (без накопителей электроэнергии).

Для обеспечения стабильности выходного напряжения принятого за прототип ветро-солнечного генератора по величине и частоте возникает необходимость в дополнительном использовании стабилизатора напряжения, что существенно повышает массу и габариты ветро-солнечного генератора в целом, т.е. приводит к ухудшению его массогабаритных показателей.

Задачей предполагаемого изобретения является расширение области применения ветро-солнечного генератора за счет улучшения качества его выходного напряжения и улучшения его массогабаритных показателей.

Технический результат - минимизация отклонения выходного напряжения ветро-солнечного генератора от заданного по частоте и по величине при изменении скорости ветра, уменьшение массы и габаритов ветро-солнечного генератора.

Технический результат достигается тем, что в двухвходовый двухроторном ветро-солнечном генераторе (ДДВСГ), содержащем корпус, вал, индуктор, состоящий из постоянного многополюсного многосекционного магнита с пазами и обмотки возбуждения, уложенной в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора и подключенной к источнику постоянного тока, и аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря, постоянный многополюсный многосекционный магнит индуктора жестко закрепляется на валу посредством заднего диска, выполняемого с вентиляционными отверстиями, а в корпусе ветро-солнечного генератора выполняются вентиляционные отверстия и дополнительно устанавливается полый вал, на внутреннем конце которого жестко закрепляется аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, при этом полый вал закрепляется внутри жестко устанавливаемой в корпусе ветро-солнечного генератора совмещенной подшипниковой опоры, состоящей из корпуса с двумя посадочными желобами, в котором выполнены вентиляционные отверстия, и двух шарикоподшипников, при этом внутренние кольца шарикоподшипников выполняются в форме желобов и совмещенными с полым валом, располагаемых на внешней боковой поверхности полого вала напротив посадочных желобов корпуса совмещенной подшипниковой опоры, а наружные кольца фиксируются в посадочных желобах корпуса совмещенной подшипниковой опоры, обмотка возбуждения укладывается в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора со стороны аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, а многофазная обмотка якоря укладывается в пазы аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора, при этом на конце полого вала, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закрепляется внешнее ветроколесо, а на конце вала ветро-солнечного генератора, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закрепляется внутреннее ветроколесо, при этом вал ветро-солнечного генератора и полый вал выполняются с возможностью вращения друг относительно друга и относительно корпуса ветро-солнечного генератора вокруг их общей оси симметрии, а вал закрепляется внутри полого вала посредством переднего и среднего подшипников, установленных внутри переднего и среднего дисков, выполняемых с вентиляционными отверстиями и закрепляемых внутри полого вала, и в корпусе ветро-солнечного генератора посредством радиально-упорного подшипника, рядом с которым на валу закрепляются два боковых токосъемных кольца, соединяемых с обмоткой возбуждения, а напротив них в корпусе ветро-солнечного генератора устанавливаются два скользящих контакта, соединенных с горизонтальными токосъемными кольцами, которые располагаются в нижней части корпуса ветро-солнечного генератора и выполняются в форме концентрических окружностей, при этом в средней части внешней боковой поверхности полого вала устанавливаются внутренние токосъемные кольца по числу фаз многофазной обмотки якоря, которые соединяются с ее фазами, а напротив этих токосъемных колец на штанге-держателе устанавливаются скользящие контакты, которые соединяются с горизонтальными токосъемными кольцами.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию суммирования и преобразования механической энергии (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока (например, энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) в электрическую энергию многофазного переменного тока, как и прототип, в тоже время в отличие от него позволяет расширить область применения ветро-солнечного генератора за счет улучшения качества его выходного напряжения и улучшения его массогабаритных показателей.

Улучшение качества выходного напряжения в предлагаемом двухвходовом двухроторном ветро-солнечном генераторе достигается путем минимизации отклонения его выходного напряжения от заданного при изменении скорости ветра по частоте и по величине за счет того, что внутри жестко устанавливаемой в корпусе ветро-солнечного генератора совмещенной подшипниковой опоры, состоящей из корпуса с двумя посадочными желобами и двух шарикоподшипников, дополнительно устанавливается полый вал, на внутреннем конце которого жестко закрепляется аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, обмотка возбуждения укладывается в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора со стороны аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, а многофазная обмотка якоря укладывается в пазы аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора, при этом на конце полого вала, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закрепляется внешнее ветроколесо, а на конце вала ветро-солнечного генератора, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закрепляется внутреннее ветроколесо, при этом вал и полый вал выполняются с возможностью вращения друг относительно друга и относительно корпуса ветро-солнечного генератора вокруг их общей оси симметрии. Такая компоновка индуктора и якоря ветро-солнечного генератора, а также обеспечение возможности их вращения друг относительно друга позволяют при изменении скорости ветра обеспечить пропорциональное изменение скоростей вращения индуктора и якоря и, соответственно, обеспечить неизменную скорость их вращения друг относительно друга, что позволяет обеспечить неизменное значение выходного напряжения по величине и частоте.

Улучшение массогабаритных показателей ветро-солнечного генератора достигается путем уменьшения его массы и габаритов за счет того, что внутренние кольца шарикоподшипников выполняются совмещенными с полым валом и в форме желобов, располагаемых на внешней боковой поверхности полого вала напротив посадочных желобов корпуса совмещенной подшипниковой опоры, а наружные кольца фиксируются в посадочных желобах корпуса совмещенной подшипниковой опоры, при этом вал ветро-солнечного генератора закрепляется внутри полого вала посредством переднего и среднего подшипников, устанавливаемых внутри переднего и среднего дисков, закрепляемых внутри полого вала, и в корпусе ветро-солнечного генератора посредством радиально-упорного подшипника.

Улучшение массогабаритных показателей ветро-солнечного генератора достигается путем уменьшения его массы и габаритов также за счет выполнения заднего диска, посредством которого постоянный многополюсный многосекционный магнит индуктора жестко закрепляется на валу, с вентиляционными отверстиями, выполнения в корпусе ветро-солнечного генератора вентиляционных отверстий, выполнения переднего и среднего дисков также с вентиляционными отверстиями. Это позволяет обеспечить более благоприятные условия для охлаждения элементов ветро-солнечного генератора: постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора, обмотки возбуждения, уложенной в пазы между его секциями, и многофазной обмотки якоря. Благоприятные условия охлаждения позволяют увеличить ток в обмотках возбуждения и якоря, уменьшив при этом поперечное сечение, а соответственно, массу и размеры электрических проводов обмоток возбуждения и якоря. Кроме того, масса элементов, в которых выполнены вентиляционные отверстия, также снижается по сравнению с цельнометаллическими.

Возможность подачи генерируемого предлагаемым двухвходовым двухроторным ветро-солнечным генератором напряжения в сеть обеспечивается тем, что рядом с радиально-упорным подшипником на валу закрепляются два боковых токосъемных кольца, соединяемых с обмоткой возбуждения, а напротив них в корпусе ветро-солнечного генератора устанавливаются два скользящих контакта, соединяемых с горизонтальными токосъемными кольцами, которые располагаются в нижней части корпуса ветро-солнечного генератора и выполняются в форме концентрических окружностей, при этом в средней части внешней боковой поверхности полого вала устанавливаются внутренние токосъемные кольца по числу фаз многофазной обмотки якоря, которые соединяются с ее фазами, а напротив этих токосъемных колец на штанге-держателе устанавливаются скользящие контакты, которые соединяются с горизонтальными токосъемными кольцами. При этом контактные элементы располагаются в свободном пространстве в корпусе ветро-солнечного генератора.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого двухвходового двухроторного ветро-солнечного генератора в разрезе, на фиг. 2 - его электрическая схема.

Двухвходовый двухроторный ветро-солнечный генератор содержит: корпус 1, вал 20, индуктор, состоящий из постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 с пазами и обмотки 10 возбуждения, уложенной в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора и подключенной к источнику постоянного тока, и аксиальный магнитопровод 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря.

Постоянный многополюсный многосекционный магнит 2 индуктора жестко закреплен на валу 20 посредством заднего диска 4, выполненного с вентиляционными отверстиями 5, а в корпусе 1 выполнены вентиляционные отверстия 3 и дополнительно установлен полый вал 17, на внутреннем конце которого жестко закреплен аксиальный магнитопровод 12 с одной активной торцовой поверхностью.

Полый вал 17 закреплен внутри жестко установленной в корпусе 1 ветро-солнечного генератора совмещенной подшипниковой опоры, состоящей из корпуса 13 с двумя посадочными желобами 15 и двух шарикоподшипников 29. Корпус 13 совмещенной подшипниковой опоры выполнен с вентиляционными отверстиями 30.

Внутренние кольца шарикоподшипников 29 совмещены с полым валом 17 и выполнены в форме желобов, расположенных на внешней боковой поверхности полого вала 17 напротив посадочных желобов 15 корпуса 13 совмещенной подшипниковой опоры. В посадочных желобах 15 корпуса 13 совмещенной подшипниковой опоры зафиксированы наружные кольца 16 шарикоподшипников 29. Обмотка возбуждения 10 уложена в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора со стороны аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью.

Многофазная обмотка 11 якоря уложена в пазы аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора.

На конце полого вала 17, выходящем за пределы корпуса 1 ветро-солнечного генератора, закреплено внешнее ветроколесо 14, а на конце вала 20 ветро-солнечного генератора, выходящем за пределы корпуса 1 ветро-солнечного генератора, закреплено внутреннее ветроколесо 18.

Вал 20 ветро-солнечного генератора и полый вал 17 выполнены с возможностью вращения друг относительно друга и относительно корпуса 1 ветро-солнечного генератора вокруг их общей оси симметрии. Вал 20 ветро-солнечного генератора закреплен внутри полого вала 17 посредством переднего 19 и среднего 9 подшипников, установленных внутри переднего 21 и среднего 24 дисков, выполненных с вентиляционными отверстиями 22 и 23 и закрепленных внутри полого вала 17, и в корпусе 1 ветро-солнечного генератора посредством радиально-упорного подшипника 6, рядом с которым на валу 20 закреплены два боковых токосъемных кольца 7, соединенных с обмоткой 10 возбуждения, а напротив них в корпусе 1 ветро-солнечного генератора установлены два скользящих контакта 8, соединенных с горизонтальными токосъемными кольцами 28, которые расположены в нижней части корпуса 1 и выполнены в форме концентрических окружностей.

В средней части внешней боковой поверхности полого вала 17 установлены внутренние токосъемные кольца 25 по числу фаз многофазной обмотки 11 якоря, которые соединены с ее фазами. Напротив этих токосъемных колец 25 на штанге-держателе 27 установлены скользящие контакты 26, которые соединены с горизонтальными токосъемными кольцами 28.

Двухвходовый двухроторный ветро-солнечный генератор работает следующим образом.

Электрическая энергия постоянного тока в виде электрического напряжения (например, световая энергия Солнца, преобразованная фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока) подается через горизонтальные токосъемные кольца 28, скользящие контакты 8 и боковые токосъемные кольца 7 на обмотку 10 возбуждения, при этом по ней протекает ток, который создает магнитный поток, направленный согласно с магнитным потоком, создаваемым постоянным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, создаваемые обмоткой 10 возбуждения и постоянным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора, суммируются.

Механическая энергия вращения поступает в ДДВСГ от набегающего воздушного потока (например, ветра). Набегающий воздушный поток разделяется на два контура.

Воздушный поток первого воздушного контура обтекает поверхность внешнего ветроколеса 14, закрепленного на выходящем за пределы корпуса 1 ветро-солнечного генератора конце полого вала 17, закрепленного внутри совмещенной подшипниковой опоры, состоящей из корпуса 13 с двумя посадочными желобами 15 и двух шарикоподшипников 29, внутренние кольца которых совмещены с полым валом 17 и выполнены в форме желобов, в которых зафиксированы наружные кольца 16 шарикоподшипников 29. В результате этого полый вал 17 и жестко закрепленный на его внутреннем конце аксиальный магнитопровод 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, приводятся во вращение.

Воздушный поток второго воздушного контура обтекает поверхность внутреннего ветроколеса 18, закрепленного на выходящем за пределы корпуса 1 ветро-солнечного генератора конце вала 20, закрепленного внутри полого вала 17 посредством переднего 19 и среднего 9 подшипников и в корпусе ветро-солнечного генератора посредством радиально-упорного подшипника 6. При этом вал 20 и жестко закрепленный на нем посредством заднего диска 4 постоянный многополюсный многосекционный магнит 2 индуктора с уложенной в пазы между его секциями обмоткой 10 возбуждения также приводятся во вращение.

Скорость вращения аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, приводимого во вращение внешним ветроколесом 14, выше, чем скорость вращения постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения, приводимого во вращение внутренним ветроколесом 18, ввиду того, что диаметр внешнего ветроколеса 14 больше диаметра внутреннего ветроколеса 18. Поэтому аксиальный магнитопровод 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, вращается относительно постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения с угловой скоростью

где ω - скорость вращения аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, относительно постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения, ω₁ - скорость вращения аксиального магнитопровода 12, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, относительно корпуса 1; ω₂ - скорость вращения многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения относительно корпуса 1.

При вращении аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, относительно постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения суммарный магнитный поток, созданный постоянным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора и обмоткой 10 возбуждения, уложенная в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора со стороны аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью, взаимодействует с многофазной обмоткой 11 якоря, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая подается на установленные в средней части внешней боковой поверхности полого вала 17 внутренние токосъемные кольца 25, которые соединены с фазами многофазной обмотки 11 якоря. С внутренних токосъемных колец 25 многофазная ЭДС снимается скользящими контактами 26, установленными напротив токосъемных колец 25 на штанге-держателе 27 и соединенными с горизонтальными токосъемными кольцами 28, которые расположены в нижней части корпуса 1 и выполнены в форме концентрических окружностей. С горизонтальных токосъемных колец 28 многофазная система ЭДС подается в сеть.

В результате описанных процессов происходит суммирование механической энергии вращения (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока (например, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) на входе, преобразование и выдача на выходе суммарной электрической энергии переменного тока.

При изменении скорости набегающего воздушного потока (например, ветра) пропорционально изменяются как скорость вращения аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, относительно корпуса 1 ветро-солнечного генератора (ω₁), так и скорость вращения многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения относительно корпуса 1 ветро-солнечного генератора (ω₂). При этом скорость вращения аксиального магнитопровода 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, относительно постоянного многополюсного многосекционного магнита 2 индуктора с обмоткой 10 возбуждения (со) в соответствии с формулой (3) остается постоянной. Следовательно, величина и частота выходного напряжения, определяемые по формулам (1) и (2) соответственно, остаются постоянными или их отклонение от номинального минимально. Этим обеспечивается улучшение качества выходного напряжения, а соответственно расширяется область применения ветро-солнечного генератора -он может использоваться для электроснабжения потребителей, критичных к качеству питающего напряжения.

Охлаждение внутренних элементов предлагаемого двухроторного ветро-солнечного генератора осуществляется следующим образом. Воздушный поток первого воздушного контура, обтекая поверхность внешнего ветроколеса 14 проходит через вентиляционные отверстия 30, выполненные в корпусе 13 совмещенной подшипниковой опоры, обтекает с внешней стороны аксиальный магнитопровод 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря и постоянный многополюсный многосекционный магнит 2 индуктора с уложенной между его секциями обмоткой 10 возбуждения, охлаждает их и выходит через вентиляционные отверстия 3, выполненные в корпусе 1 ветро-солнечного генератора. Воздушный поток второго воздушного контура, обтекая поверхность внутреннего ветроколеса 18 проходит через вентиляционные отверстия 22 переднего диска 21, вентиляционные отверстия 23 заднего диска 24 обтекает с внутренней стороны аксиальный магнитопровод 12 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 11 якоря, и постоянный многополюсный многосекционный магнит 2 индуктора с уложенной между его секциями обмоткой 10 возбуждения, охлаждает их и выходит через вентиляционные отверстия 5 заднего диска 4 и вентиляционные отверстия 3, выполненные в корпусе 1 ветро-солнечного генератора

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователе механической энергии вращения, например энергии ветра, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, например световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электроэнергию постоянного тока, одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока. Технический результат - минимизация отклонения выходного напряжения ветро-солнечного генератора от заданного по частоте и по величине при изменении скорости ветра, уменьшение массы и габаритов ветро-солнечного генератора. Двухвходовый двухроторный ветро-солнечный генератор содержит корпус, вал, индуктор, состоящий из постоянного многополюсного многосекционного магнита с пазами и обмотки возбуждения, уложенной в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора и подключенной к источнику постоянного тока, и аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря. Постоянный многополюсный многосекционный магнит индуктора жестко закреплен на валу посредством заднего диска, выполненного с вентиляционными отверстиями. В корпусе ветро-солнечного генератора выполнены вентиляционные отверстия и дополнительно установлен полый вал, на внутреннем конце которого жестко закреплен аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью. Полый вал закреплен внутри жестко установленной в корпусе ветро-солнечного генератора совмещенной подшипниковой опоры, состоящей из корпуса с двумя посадочными желобами, в котором выполнены вентиляционные отверстия, и двух шарикоподшипников, внутренние кольца которых совмещены с полым валом и выполнены в форме желобов, расположенных на внешней боковой поверхности полого вала напротив посадочных желобов корпуса совмещенной подшипниковой опоры, в которых зафиксированы наружные кольца шарикоподшипников. Обмотка возбуждения уложена в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора со стороны аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью. Многофазная обмотка якоря уложена в пазы аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора. На конце полого вала, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закреплено внешнее ветроколесо. На конце вала ветро-солнечного генератора, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закреплено внутреннее ветроколесо. Вал ветро-солнечного генератора и полый вал выполнены с возможностью вращения друг относительно друга и относительно корпуса ветро-солнечного генератора вокруг их общей оси симметрии. Вал ветро-солнечного генератора закреплен внутри полого вала посредством переднего и среднего подшипников, установленных внутри переднего и среднего дисков, выполненных с вентиляционными отверстиями и закрепленных внутри полого вала, и в корпусе ветро-солнечного генератора посредством радиально-упорного подшипника, рядом с которым на валу закреплены два боковых токосъемных кольца, соединенных с обмоткой возбуждения. Напротив них в корпусе ветро-солнечного генератора установлены два скользящих контакта, соединенных с горизонтальными токосъемными кольцами, которые расположены в нижней части корпуса и выполнены в форме концентрических окружностей. В средней части внешней боковой поверхности полого вала установлены внутренние токосъемные кольца по числу фаз многофазной обмотки якоря, которые соединены с ее фазами. Напротив этих токосъемных колец на штанге-держателе установлены скользящие контакты, которые соединены с горизонтальными токосъемными кольцами. 2 ил.

Двухвходовый двухроторный ветро-солнечный генератор, содержащий корпус, вал, индуктор, состоящий из постоянного многополюсного многосекционного магнита с пазами и обмотки возбуждения, уложенной в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора и подключенной к источнику постоянного тока, и аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря, отличающийся тем, что постоянный многополюсный многосекционный магнит индуктора жестко закреплен на валу посредством заднего диска, выполненного с вентиляционными отверстиями, а в корпусе ветро-солнечного генератора выполнены вентиляционные отверстия и дополнительно установлен полый вал, на внутреннем конце которого жестко закреплен аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, при этом полый вал закреплен внутри жестко установленной в корпусе ветро-солнечного генератора совмещенной подшипниковой опоры, состоящей из корпуса с двумя посадочными желобами, в котором выполнены вентиляционные отверстия, и двух шарикоподшипников, внутренние кольца которых совмещены с полым валом и выполнены в форме желобов, расположенных на внешней боковой поверхности полого вала напротив посадочных желобов корпуса совмещенной подшипниковой опоры, в которых зафиксированы наружные кольца шарикоподшипников, обмотка возбуждения уложена в пазы между секциями постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора со стороны аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, а многофазная обмотка якоря уложена в пазы аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью со стороны постоянного многополюсного многосекционного магнита индуктора, при этом на конце полого вала, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закрепленовнешнее ветроколесо, а на конце вала ветро-солнечного генератора, выходящем за пределы корпуса ветро-солнечного генератора, закреплено внутреннее ветроколесо, при этом вал ветро-солнечного генератора и полый вал выполнены с возможностью вращения друг относительно друга и относительно корпуса ветро-солнечного генератора вокруг их общей оси симметрии, а вал ветро-солнечного генератора закреплен внутри полого вала посредством переднего и среднего подшипников, установленных внутри переднего и среднего дисков, выполненных с вентиляционными отверстиями и закрепленных внутри полого вала, и в корпусе ветро-солнечного генератора посредством радиально-упорного подшипника, рядом с которым на валу закреплены два боковых токосъемных кольца, соединенных с обмоткой возбуждения, а напротив них в корпусе ветро-солнечного генератора установлены два скользящих контакта, соединенных с горизонтальными токосъемными кольцами, которые расположены в нижней части корпуса и выполнены в форме концентрических окружностей, при этом в средней части внешней боковой поверхности полого вала установлены внутренние токосъемные кольца по числу фаз многофазной обмотки якоря, которые соединены с ее фазами, а напротив этих токосъемных колец на штанге-держателе установлены скользящие контакты, которые соединены с горизонтальными токосъемными кольцами.