Ветроэлектроагрегат сегментного типа
Владельцы патента RU 2334895:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Ветроэлектроагрегат сегментного типа содержит башню, ветроколесо с горизонтальной осью, генератор и поворотное основание. Башня составлена из стержней, образующих треугольники, имеющие общую сторону, к которой прикреплен ступичный узел с осью ветроколеса, снабженного лопастями. Поворотное основание и ступичный узел соединены стержнями, на лопастях ветроколеса установлены роторные элементы, имеющие магнитный контакт со статорными элементами, при этом стержни, соединяющие поворотное основание со ступичным узлом, снабжены статорными элементами. Изобретение обеспечивает уменьшение массогабаритных показателей, а также возможность регулирования окружных скоростей ротора и статорных элементов, расположенных по радиусу вращения ветроколеса. 4 ил.
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 опорным узлом, ветроколеса с горизонтальной осью, установленные на стойках (башнях) рам, поддерживающие тележки, мультипликаторы, генераторы и поворотные основания, отличающиеся 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 [4] 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 входят в периодический магнитный контакт со статорным элементом, укрепленном 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.
Недостатками устройства являются большие массогабаритные показатели, связанные с тем, что вертикальные стержни не входят в число элементов, несущих статорные модули (статорные элементы).
Изобретение направлено на уменьшение массы башни при увеличении статорных модулей.
Это достигается тем, что ветроэлектроагрегат сегментного типа, содержит башню, ветроколесо с горизонтальной осью, генератор и поворотное основание, башня составлена из стержней, образующих треугольники, имеющие общую сторону, к которой прикреплен ступичный узел с осью ветроколеса, которое снабжено лопастями, поворотное основание и ступичный узел соединены стержнями, на лопастях ветроколеса установлены роторные элементы, имеющие магнитный контакт со статорными элементами, выполнен таким образом, что стержни, соединяющие поворотное основание со ступичным узлом, снабжены статорными элементами.
Достижение технического результата обусловлено наличием жесткой связи поворотного основания со ступичным узлом, при этом данных связей минимум две и они одновременно являются фактически статорами, то есть несут две функции.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где схематично показан общий вид ветроэлектроагрегата сегментного типа спереди - фиг.1, вид сбоку - фиг.2, вид сзади - фиг.3 и вид сверху - фиг.4.
Ветроэлектроагрегат содержит башню 1, поворотное основание 2, стойку 3, стяжку 4, стержни 5 со статорными элементами, которые, в свою очередь, содержат сердечники 6 с катушками 7 и дополнительные сердечники 8, ступичный узел 9 с ветроколесом, имеющим лопасти 10, с установленными на них роторными элементами 11 - постоянными магнитами (в случае классического исполнения синхронного генератора). Также к ступичному узлу прикреплена балка 12, второй конец которой соединен с раскосами 13, присоединенными к стержням 5, при этом раскосы и балка несут направляющие плоскости 14 поворота на ветер. Ступичный узел имеет вал 15, который вращается в подшипниках обоймы. На лопасти воздействует ветровой поток на фиг.2 слева направо.
Ветроэлектроагрегат сегментного типа работает следующим образом: под воздействием ветрового потока лопасти 10 ветроколеса приходят во вращение. Далее приходят во вращение роторные элементы, модулируя магнитный поток со статорных элементов, электрическая энергия отдается в сеть. По смене направления ветра, вследствие того, что плоскости 14 смещены от оси вращения ветроколеса, возникает ориентирующий момент, под воздействием которого ветроколесо располагается в плоскости, перпендикулярной направлению ветрового потока за рулем.
Достоинством данного ветроэлектроагрегата сегментного типа является улучшение массогабаритных характеристик башни, поскольку стержни рассчитываются лишь на массу пространственной фигуры с ветроколесом, а статоры располагаются на стержнях, соединяющих основание со ступичным узлом, при этом подключением отдельных статорных элементов можно регулировать окружные скорости ротора и статора, за счет того, что статорные элементы располагаются по радиусу вращения ветроколеса.
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. БИ № 22, 2002, F03 05/04, заявка № 2001101581/06 от 16.01.2001.
3. Авторское свидетельство СССР № 861716/И.П.Копылов, Т.В.Лядова - Безредукторный ветроагрегат/ Опубл. БИ № 11, 1981, F03D 1/00.
4. Патент РФ, № 2286478/ А.М.Литвиненко - Ветроэлектроагрегат сегментного типа / Опубл. БИ № 30 от 10.07.2006, F03 D9/00, заявка № 2005102247/06 от 31.01.2005.
Ветроэлектроагрегат сегментного типа, содержащий башню, ветроколесо с горизонтальной осью, генератор и поворотное основание, башня составлена из стержней, образующих треугольники, имеющие общую сторону, к которой прикреплен ступичный узел с осью ветроколеса, которое снабжено лопастями, поворотное основание и ступичный узел соединены стержнями, на лопастях ветроколеса установлены роторные элементы, имеющие магнитный контакт со статорными элементами, отличающийся тем, что стержни, соединяющие поворотное основание со ступичным узлом, снабжены статорными элементами.
