Ветроэнергетическая установка Российский патент 2023 года по МПК F03D1/06 F03D9/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно, к устройствам, преобразовывающим энергию ветра в электрическую или другие виды энергии.

Известна установка, имеющая многоветряковое устройство с несколькими ветроколесами с ориентацией на ветер, которое содержит поворотную ферму, выполненную в виде двух установленных под углом рам, мачту и энергетические модули [Авторское свидетельство СССР №1409774 / A.M. Литвиненко / Ветроэнергетическая установка / опубл. БИ №26, 1988, F03D 5/04, заявка №4161164/25-06 от 08.12.1986].

Недостатком данного устройства является низкая способность противостоять буревым порывам ветра, а так же сложность конструкции.

Также известен ветроэлектрический агрегат с ветроколесом, расположенным за осью башни [Авторское свидетельство СССР №95035 / А.С. Добросердов, П.В. Пылков, заявка №686/445288 от 15.01.1952 в Бюро по делам избирательства Главсевморпути]. Агрегат содержит поворотную башню со стержнем, на котором подвешена головка ветроколеса, поворотное основание, стрелу.

Недостатком данного устройства является высокая скорость ориентации на ветер, что приводит к большим динамическим нагрузкам, которые в пределе могут привести к разрушениям агрегата.

Так же известно ветроколесо ветроэлектрогенератора, содержащее ступицу, лонжероны и парусные плоскости, отличающееся тем, что ступица выполнена в виде пластин, расположенных в параллельных плоскостях, между пластинами закреплены концы лонжеронов (пат. РФ №2684219, опубл. 05.04.2019, Бюл. №10).

Недостатком конструкции является ее сложность.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является ветроэнергетическая установка по патенту РФ №2669722, заявка №2016143897 от 08.11.2016, опубл. 15.10.2018, Бюл. №29.

Ветроэнергетическая установка содержит башню, поворотное основание, ориентирующий элемент, ветроколесо-ротор, ступица которого выполнена в виде пластины, к которой присоединены спицы, несущие лопасти и активные элементы, взаимодействующие со статорными элементами сегментного типа. Поворотное основание снабжено стойками с подшипниками, в которых установлен горизонтальный вал, на валу снизу размещен генератор, а сверху закреплен кронштейн с подшипником вала ветроколеса, при этом оси ветроколеса и генератор снабжены шкивами, соединенными гибкой передачей.

Недостатком данной конструкции является сложность конструктивного исполнения.

Изобретение направлено на устранение указанного недостатка.

Это достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей ветроколесо-ротор, ступица которого выполнена в виде пластины, к которой присоединены спицы, несущие лопасти и активные элементы, взаимодействующие со статорными элементами сегментного типа, согласно изобретению спицы расположены в чередующемся порядке на внешней и внутренней сторонах пластины, при этом внутренние концы спиц закреплены одним крепящим элементом, а каждый статорный элемент содержит два П-образных магнитопроводов, перемычки которых соединены дополнительным магнитопроводом, охваченным рабочей катушкой, в зоне внешних концов спиц установлены стойки П-образных магнитопроводов, причем перемычки П-образных магнитопроводов установлены параллельно оси ветроколеса-ротора.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена заявляемая ветроэнергетическая установка, вид спереди, на фиг. 2 - вид сверху.

Ветроэнергетическая установка содержит башню 1, поворотное основание 2 с траверсой 3, ветроколесо-ротор имеет ступицу, выполненную в виде пластины 4 закрепленной гайкой 5 на валу, а так же спицы которые укреплены в чередующемся порядке, например спица 6 укреплена на внешней стороне пластины, а спица 7 на внутренней, внутренние концы спиц закреплены одним крепящим элементом, например болтом 8, а также болтами 9 и 10, расположенными на периферии пластины. Между спицами натянуто парусное полотнище 11 на внешних концах спиц с помощью болтом 12 и пластин 13 укреплены активные элементы, например постоянные магниты 14. Статорные элементы содержат П-образные магнитопроводы, которые имеют стойки 15 и 16, установленные в зоне внешних концов спиц с активными элементами, а также перемычки 17, которые соединены магнитопроводом 18, на которых надеты рабочие катушки 19. Расположение спиц в чередующемся порядке на внешней и внутренней сторонах пластины обеспечивает аэродинамическую крутку лопасти, а крепление внутренних концов спиц одним крепящим элементом - экономия крепежа. П-образные магнитопроводы со стойками и перемычками обеспечивают воздействие на рабочую катушку активных элементом, установленных на двух группах спиц. Как видно из фиг. 2 перемычка 17 магнитопроводов установлена параллельно оси ветроколеса ротора.

Работа установки происходит следующим образом: при наличии ветрового потока ветроколесо приходит в движение. Ветровой поток воздействует на парусное полотнище 11, спицы 6 и 7, через крепящие элементы 8-10 на пластину 4. При этом активные элементы движутся по окружности, пересекая своими магнитными силовыми линиями зону около стоек 15 и 16. В результате в магнитопроводе 18 наводится магнитодвижущая сила, которая индуцирует в обмотке 19 ЭДС передающаяся далее потребителю.

Технико-экономическим преимуществом данного устройства является его упрощенная конструкция, которая не требует изгибание спиц, имеет минимальное число крепящих элементов. Кроме этого возможно дальнейшее упрощение статорного элемента, вплоть до устранения стоек 15 и 16, что еще более уменьшает стоимость установки, хотя характеристики магнитной цепи могут ухудшиться.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо, ступица которого выполнена в виде пластины, к которой присоединены спицы, несущие лопасти и постоянные магниты, взаимодействующие со статорными элементами сегментного типа. Спицы укреплены в чередующемся порядке на внешней и внутренней сторонах пластины. Внутренние концы спиц закреплены одним крепящим элементом. Статорные элементы содержат П-образные магнитопроводы, перемычки которых соединены дополнительным магнитопроводом с рабочей катушкой. Стойки установлены в зоне концов спиц с постоянными магнитами. Техническим результатом является упрощение конструкции для исключения изгибания спиц с минимальным числом крепящих элементов. 2 ил.

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветроколесо-ротор, ступица которого выполнена в виде пластины, к которой присоединены спицы, несущие лопасти и постоянные магниты, взаимодействующие со статорными элементами сегментного типа, отличающаяся тем, что спицы укреплены в чередующемся порядке на внешней и внутренней сторонах пластины, внутренние концы спиц закреплены одним крепящим элементом, статорные элементы содержат П-образные магнитопроводы, перемычки которых соединены дополнительным магнитопроводом с рабочей катушкой, а стойки установлены в зоне концов спиц с постоянными магнитами.