Модуль выработки электроэнергии

Изобретение относится к области ветро-гидро-энергетики. Модуль выработки электроэнергии, включающий ось, на которой установлены вращающиеся втулки с прикрепленным к ним ветровым колесом, ротор и статор электрогенератора, дополнительно снабжен гидроколесом, на наружной цилиндрической поверхности которого закреплены лопасти, ось выполнена полой, статор электрогенератора герметично закреплен на оси, вращающиеся втулки установлены на оси по обе стороны от статора, на втулках закреплены охватывающий статор герметичный ротор и охватывающее ротор гидроколесо, на втулке, расположенной с противоположной от гидроколеса стороны оси, закреплено ветроколесо с лопастями, причем гидроколесо и ветроколесо установлены с возможностью демонтажа. Изобретение направлено на исключение потерь при передаче энергии вращения электрогенератору. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области ветро-гидро-энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии, поступающей в энергетические системы или используемой для питания обособленных потребителей.

Известна ветротурбинная установка (патент на изобретение РФ №2240442, МПК F03D 3/00, опубл.), содержащая ротор фрикционного типа, выполненный в виде вала, размещенного вертикально с возможностью вращения внутри корпуса и снабженного пластинами, установленными одна относительно другой на заданном расстоянии и имеющими форму дисков, между которыми по всему периметру ротора установлены лопасти турбинного типа, причем пластины и лопасти скреплены растяжками.

Недостаток указанной конструкции ветротурбины заключается в ограниченной области ее применения, а также в ее сложности и недостаточной надежности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является модуль выработки электроэнергии по патенту Республики Казахстан №22192 (МПК F03D 03/00. опубл. 15.01.2010, бюл. №1), который состоит из следующих частей: вертикальной оси, на оси установлены две втулки с возможностью свободного поворота, к втулкам в диаметральном направлении прикреплены распорки, к которым крепятся лопасти. На нижней втулке соосно и жестко установлено зубчатое колесо, кинематически связанное со вторым зубчатым колесом, жестко установленным на валу генератора 8. Данный модуль работает следующим образом. На лопасти набегает ветер, лопасти начинают вращаться, вращение передается втулкам, зубчатому колесу, и второму зубчатому колесу, которое вращает вал генератора.

К недостаткам устройства по патенту KZ №22192 также следует отнести ограниченную область его применения, поскольку он может использовать только энергию воздушного потока. Кроме того, энергия вращения передается через передаточный механизм в виде зубчатых колес, что усложняет его конструкцию и снижает надежность и эффективность его работы.

Задача (технический результат), решаемая предлагаемым изобретением, заключается в расширении области применения и повышении эффективности использования энергии водного и/или воздушного потока за счет исключения потерь при передаче энергии вращения к электрогенератору.

Поставленная задача решается тем, что модуль выработки электроэнергии включает ось, на которой установлены вращающиеся втулки с прикрепленным к ним ветровым колесом, ротор и статор электрогенератора. Согласно предлагаемому изобретению модуль дополнительно снабжен гидроколесом, на наружной цилиндрической поверхности которого закреплены лопасти. Ось выполнена полой. Статор электрогенератора герметично закреплен на оси, вращающиеся втулки установлены на оси по обе стороны от статора. На втулках закреплены охватывающий статор герметичный ротор электрогенератора и охватывающее ротор гидроколесо. На втулке, расположенной с противоположной от гидроколеса стороны оси, закреплено ветроколесо с лопастями. Причем, гидроколесо и ветроколесо установлены с возможностью демонтажа.

Ротор электрогенератора может быть выполнен в виде герметично установленного на втулках кожуха, на внутренней цилиндрической поверхности которого установлены постоянные магниты.

Также ротор электрогенератора может быть выполнен в виде герметично установленного на втулках кожуха, на внутренней цилиндрической поверхности которого установлены обмотки возбуждения электромагнитного поля, а на наружной цилиндрической поверхности - солнечные фотоэлементы, подключенные к обмотке возбуждения. В цилиндрических стенках гидроколеса между лопастями в этом случае выполнены сквозные окна.

Снабжение устройства установленными с возможностью демонтажа гидроколесом и ветроколесом позволяет расширить область его применения за счет использования энергии не только воздушного, но и водного потока.

Герметичность статора и ротора электрогенератора также позволяют использовать предлагаемое устройство в ветро- и гидроэнергетике. При этом размещение ротора и статора на полой оси позволяют передавать энергию вращения непосредственно к ротору без использования промежуточных передаточных механизмов, что обеспечивает повышение эффективности использования энергии водного и/или воздушного потока.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически представлен заявляемый модуль, вид сбоку в разрезе.

Предлагаемый модуль выработки электроэнергии включает полую ось 1, на которой установлены вращающиеся втулки 2 и 3. Статор 4 электрогенератора герметично закреплен на оси 1, вращающиеся втулки 2 и 3 установлены на оси 1 по обе стороны от статора 4. На втулках 2 и 3 закреплены охватывающий статор 4 герметичный ротор 5 электрогенератора и охватывающее ротор 5 гидроколесо 6. На наружной цилиндрической поверхности гидроколеса 6 закреплены лопасти 7. На втулке 3, расположенной с противоположной от гидроколеса 6 стороны оси 1, закреплено ветроколесо 8 с лопастями 9. Причем гидроколесо 6 и ветроколесо 8 установлены с возможностью демонтажа.

Ротор 5 электрогенератора может быть выполнен в виде герметично установленного на втулках кожуха, на внутренней цилиндрической поверхности которого установлены постоянные магниты 10.

Также ротор 5 электрогенератора может быть выполнен в виде герметично установленного на втулках кожуха, на внутренней цилиндрической поверхности которого установлены постоянные магниты 10 и/или обмотки 11 возбуждения электромагнитного поля, а на наружной цилиндрической поверхности - солнечные фотоэлементы 12, подключенные к обмотке 11 возбуждения. В цилиндрических стенках гидроколеса 6 между лопастями в этом случае выполнены сквозные окна (не показано).

Установка кожуха на втулках 2 и 3 обеспечивает жесткое соединение втулок 2 и 3. Для еще большей прочности модуль может быть снабжен дополнительными стопорами, ограничивающими перемещение вдоль оси 1 системы «ротор-ветроколесо-втулки».

Внутри полой оси 1 размещают кабели для подачи вырабатываемой устройством электроэнергии к потребителю.

Предлагаемый модуль выработки электроэнергии работает следующим образом.

При совпадении направлений водного и воздушного потоков устанавливают модуль вертикально таким образом, чтобы гидроколесо 6 было погружено в воду, а ветроколесо 8 находилось над поверхностью воды. Потоки воды и воздуха начинают вращать соответственно гидроколесо 6 и ветроколесо 8, закрепленные на втулках 2 и 3. Втулки 2 и 3 вращаются вокруг оси 1 и, соответственно, кожух ротора 5 электрогенератора вращается с той же скоростью. Установленные на внутренней поверхности кожуха постоянные магниты 10 создают вращающееся магнитное поле, что обеспечивает появление электрического тока в обмотках закрепленного на оси 1 статора 4 электрогенератора. По размещенным внутри полой оси 1 кабелям (не показано) вырабатываемый электрический ток поступает к потребителю.

В другом исполнении ротора 5 электрогенератора солнечный свет через слой воды и сквозные окна поступает на установленные наружной цилиндрической поверхности кожуха солнечные фотоэлементы 12. Вырабатываемый солнечными фотоэлементами 12 электрический ток питает обмотку 11 возбуждения электромагнитного поля. Вращение кожуха происходит так же, как и в описанном выше примере. В результате вращения кожуха создается вращающееся магнитное поле от постоянных магнитов 10 и/или обмотки возбуждения 11, что обеспечивает появление электрического тока в обмотках статора 4 электрогенератора.

Гидроколесо 6 и ветроколесо 8 можно демонтировать. В этом случае устройство будет использовать соответственно только энергию потока воздуха или энергию потока воды. Принцип работы устройства при этом не изменится.

Таким образом, предлагаемое устройство в качестве рабочего потока может использовать поток воздуха, воды или их сочетание. При этом энергия рабочих потоков без потерь используется для создания вращающегося магнитного поля, что существенно повышает эффективность работы предлагаемого модуля.

Предлагаемый модуль может использоваться как самостоятельная гидроэлектростанция при снабжении его электрическими проводами, соединяющими обмотки статора 4 электрогенератора с потребителями электроэнергии. Также предлагаемый модуль может использоваться как элемент более сложной конструкции электростанции.

1. Модуль выработки электроэнергии, включающий ось, на которой установлены вращающиеся втулки с прикрепленным к ним ветровым колесом, ротор и статор электрогенератора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен гидроколесом, на наружной цилиндрической поверхности которого закреплены лопасти, ось выполнена полой, статор электрогенератора герметично закреплен на оси, вращающиеся втулки установлены на оси по обе стороны от статора, на втулках закреплены охватывающий статор герметичный ротор и охватывающее ротор гидроколесо, на втулке, расположенной с противоположной от гидроколеса стороны оси, закреплено ветроколесо с лопастями, причем гидроколесо и ветроколесо установлены с возможностью демонтажа.

2. Модуль выработки электроэнергии по п. 1, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде герметично установленного на втулках кожуха, на внутренней цилиндрической поверхности которого установлены постоянные магниты.

3. Модуль выработки электроэнергии по п. 1, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде герметично установленного на втулках кожуха, на внутренней цилиндрической поверхности которого установлены постоянные магниты и/или обмотки возбуждения электромагнитного поля, а на наружной цилиндрической поверхности герметично установлены солнечные фотоэлементы, подключенные к обмотке возбуждения, в стенках гидроколеса между лопастями выполнены сквозные окна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики. Турбогенератор, устанавливаемый на крыше дома или котельных трубах, состоит из двух турбин, смонтированных на едином вертикальном валу, который закреплен в подшипниках, установленных на перекладинах основания, на внутренней части которого установлена вытяжная труба, в которую помещена турбина, работающая от естественной тяги вертикальным потоком воздуха и имеющая лопасти, установленные под углом 45° относительно оси вала и заключенные в цилиндрический корпус, при этом вертикальный поток воздуха, проходя через турбину, работающую от естественной тяги, входит в турбину, работающую от ветра и представляющую собой цилиндр с закрытым верхом, имеющий боковые окна для выхода воздуха и лопасти, установленные за этими окнами, при этом вертикальный поток воздуха дополнительно надавливает на лопасти турбины, работающей от ветра, причем отбор мощности от вала осуществляется посредством ременной передачи на генератор.

Изобретение относится к автономным установкам энергосбережения. Ветрогидроаккумулирующая электроустановка содержит ветродвигатель, агрегатированный с приводимым им через энергоузел, выполненный с возможностью получения электроэнергии, компрессор и накопитель воздуха.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение стабильности сети электроснабжения.

Изобретение относится к области высотной ветроэнергетики. Аэростат ветроэнергетический содержит радиально-лопастную турбину, чья ось вращения совпадает с направлением ветра и которая входит в состав ветросилового блока из мультипликатора и генератора в корпусе гондолы, и раму с горизонтальной перекладиной.

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора, содержащий ступицу, лопасти, ферромагнитные тела.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения при сооружении электростанций на потоках воды или воздуха. Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, при этом каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины.

Изобретение относится к области электромашиностроения. Ротор торцевой содержит вал с проводящим диском и замыкающим магнитопроводом.
Изобретение относится к электростанциям. Способ получения электрической энергии от наземной электростанции на естественной тяге заключается в том, что наземную электростанцию располагают в сквозном канале, соединенном с привязным летательным аппаратом, в котором используют подъемную силу пара.
Изобретение относится к электростанциям. Электростанция с постоянной тягой от паронагревателя содержит помещение, сквозной канал, турбину, электрогенератор, паронагреватель с электронагревателями и терморегуляторами.

Изобретение относится к системе генерирования электрической энергии для летательного аппарата. Система (20) содержит обтекатель (21), содержащий по меньшей мере одну турбину (22), размещенную в передней части (21a) обтекателя (21), и генератор (23) электрической энергии, соединенный с упомянутой турбиной.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения при сооружении электростанций на потоках воды или воздуха. Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, при этом каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения. Ортогональный энергетический агрегат двойного действия содержит ортогональную турбину с одной или несколькими лопастями аэродинамического профиля, установленными посредством траверс на концевых полувалах, и электрогенератор, вал которого соединен с одним из полувалов ортогональной турбины, при этом полувалы расположены соосно, а лопасти и оси полувалов ориентированы поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, при этом каждая лопасть, выполненная с аэродинамическим профилем, снабжена симметрично относительно оси вращения указанной лопасти лопастью с профилем лопасти активной турбины, также ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, и расположенную от оси вращения лопасти, выполненной с аэродинамическим профилем на расстоянии, составляющем от 0,35 до 0,5 от расстояния, на котором расположена от оси вращения лопасть с аэродинамическим профилем, причем все лопасти выполнены с выступающими над наружной поверхностью лопастей перегородками, ориентированными перпендикулярно оси вращения ортогональной турбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ротор ветродвигателя содержит вертикальную ось, по меньшей мере одну пару лопастей, размещенных диаметрально противоположно друг другу и включающих в себя верхние и нижние ветроприемные пластины, закрепленные соответственно на верхнем и нижнем горизонтальных валах со смещением их кромок относительно осей горизонтальных валов в направлении движения лопастей на величину, обеспечивающую перекрытие расстояния между горизонтальными валами ветроприемными пластинами одной лопасти при горизонтальном положении ветроприемных пластин другой лопасти.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Вихревой ветротеплогенератор для нагрева жидкого теплоносителя систем отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений в условиях Арктики, содержащий ортогональный ветродвигатель, преобразователь механической энергии в тепловую энергию в виде мешалки с подвижными лопастями, работающими по принципу регулятора Уатта, тепловой аккумулятор, теплообменник и трубопроводы для циркуляции теплоносителя в системах отопления различных объектов.

Изобретение относится к башне ветрогенератора (варианты). Башня ветрогенератора включает ветросборный участок, содержащий ветрозаборники, в которые входит ветер и которые расположены в виде множества ярусов, где каждый ярус сконструирован таким образом, чтобы изменять силу и направление ветра; и участок преобразования энергии, сконструированный таким образом, чтобы преобразовывать энергию проходящего через него ветра, где ветросборный участок содержит множество ветронаправляющих стенок, расположенных радиально вокруг центра башни ветрогенератора таким образом, чтобы ветер, втекающий через ветрозаборники, мог течь радиально в направлении участка преобразования энергии; внутри участка преобразования энергии находится установленная в центре каждого яруса башни ветрогенератора ветровая турбина типа Гиромилл, которая содержит ветровые лопасти типа Гиромилл, имеющие показатель относительной скорости конца лопасти (TSR) в диапазоне от 1,1 до 2,4, коэффициент заполнения не ниже 0,2 и скорость вращения не более 240 об/мин; участок преобразования энергии содержит пути потока ветра в пространстве между ветронаправляющими стенками и ветровыми лопастями и пути внутреннего потока в пространстве между ветровыми лопастями в центре башни ветрогенератора и делится на четыре равные части относительно направления, перпендикулярного направлению вхождения ветра в башню ветрогенератора, которые именуются областями с первой по четвертую.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Вертикально-осевая ветротурбина содержит ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Устройство преобразования энергии ветра в механическую или электрическую энергию содержит основание, полую мачту, установленную на основании и расположенную вдоль вертикальной оси, по меньшей мере один модуль, имеющий общую форму тела вращения вокруг оси, расположенный коаксиально вокруг мачты и выполненный с возможностью вращения вокруг этой мачты, при этом указанный модуль содержит по меньшей мере одну лопасть, проходящую между концом, соединенным при помощи поворотной связи, и свободным концом, при этом указанная лопасть выполнена с возможностью перемещения вокруг поворотной связи между убранным положением и развернутым положением, средства перемещения лопасти между ее развернутым и убранным положениями в зависимости от углового положения этой лопасти вокруг мачты, причем указанные средства перемещения выполнены с возможностью отключения, вал, расположенный в полой мачте коаксиально с модулем, связанный во вращении с этим модулем вокруг указанной оси и взаимодействующий с преобразователем механической энергии вращения вала в механическую или электрическую энергию.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающееся основание, траверсы, приемники энергии и центральную стойку.

Изобретение относится к вертикально-осевой ветровой и гидравлической турбине с регулированием потока ветра или жидкости. Турбина содержит правильную шестиугольную структуру (7) радиуса R, в форме параллелепипеда, внутри которой ротор (6) с тремя или более лопатками вращается на вертикальной оси.

Изобретение относится к сооружениям для получения электроэнергии при ограниченном объеме энергоносителя. Погружная гидроэлектростанция включает водохранилище, выполненное в виде закрытого бассейна 1, по крайней мере одну раму, которая жестко закреплена на дне бассейна 1 и выполнена в виде вертикальных и горизонтальных стоек 4, 5 корпус 7, баллоны 10 и 27, заполняемые сжатым воздухом от компрессора 38.

Изобретение относится к области ветро-гидро-энергетики. Модуль выработки электроэнергии, включающий ось, на которой установлены вращающиеся втулки с прикрепленным к ним ветровым колесом, ротор и статор электрогенератора, дополнительно снабжен гидроколесом, на наружной цилиндрической поверхности которого закреплены лопасти, ось выполнена полой, статор электрогенератора герметично закреплен на оси, вращающиеся втулки установлены на оси по обе стороны от статора, на втулках закреплены охватывающий статор герметичный ротор и охватывающее ротор гидроколесо, на втулке, расположенной с противоположной от гидроколеса стороны оси, закреплено ветроколесо с лопастями, причем гидроколесо и ветроколесо установлены с возможностью демонтажа. Изобретение направлено на исключение потерь при передаче энергии вращения электрогенератору. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх