ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2211948

КОНТРРОТОРНЫЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

КОНТРРОТОРНЫЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

Имя изобретателя: Литвиненко А.М. 
Имя патентообладателя: Воронежский государственный технический университет
Адрес для переписки: 394026, г.Воронеж, Московский пр-т, 14, ВГТУ, пат. отд.
Дата начала действия патента: 2001.10.31 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. Технический результат, заключающийся в уменьшении массы и габаритов ветрогенератора, обеспечивается за счет того, что в контрроторном ветроэлектрогенераторе, содержащем башню с основанием и ветроколеса, согласно изобретению сегменты роторов генератора выполнены в виде магнитов, которые установлены на концах штанг, а последние закреплены на концах лопастей двух ветроколес, которые расположены на одном основании, выполненном поворотным, а между ними расположено третье ветроколесо с контрротором, который магнитосвязан с сегментами роторов, при этом на валах ветроколес установлены шкивы, охваченные гибкими связями.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

Известен контрроторный ветроэлектрогенератор, содержащий поворотное ветроколесо, магнитную систему с обмотками, в зазоре которой перемещается ротор, причем магнитная система расположена на основании, размещенном в зоне нижнего положения лопастей, а лопасти снабжены ферромагнитными зубчатыми пластинами, составляющими ротор, ротор таким образом охватывает концы лопастей, пластины проходят через воздушный зазор магнитной системы (см., например, SU 861716 А, кл. F 03 D 9/00, 07.09.1981), принятый по совокупности существенных признаков за ближайший аналог (прототип).

Недостатком данного генератора является увеличенная масса ротора, который фактически имеет диаметр, равный диаметру самого ветроколеса, что в случае ветроколес большого диаметра практически неприемлемо и требует применения сегментных машин.

Технический результат, заключающийся в уменьшении массы и габаритов, обеспечивается за счет того, что в контрроторном ветроэлектрогенераторе, содержащем башню с основанием и ветроколеса, согласно изобретению сегменты роторов генератора выполнены в виде магнитов, которые установлены на концах штанг, а последние закреплены на концах лопастей двух ветроколес, которые расположены на одном основании, выполненном поворотным, а между ними расположено третье ветроколесо с контрротором, который магнитосвязан с сегментами роторов, при этом на валах ветроколес установлены шкивы, охваченные гибкими связями.

КОНТРРОТОРНЫЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР КОНТРРОТОРНЫЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
 
 

На фиг.1 изображен контрроторный ветроэлектрогенератор, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3 изображен магнит, вид спереди; на фиг.4 -то же, вид сверху; на фиг. 5 - вид на магнитную систему контрротора спереди; на фиг.6 - разрез по катушке; на фиг.7 - контрротор, вид сверху.

Ветроэлектрогенератор устанавливается на башне 1, имеющей поворотную платформу 2, на ней укреплено основание 3, на котором в середине укреплен контрротор (статор) со своим ветроколесом, а по концам установлены ветроколеса 4 роторов со шкивами 5. На концах лопастей ветроколес 4 установлены штанги 6 обтекаемой (каплеобразной формы), на концах штанг 6 закреплены магниты 7. Основание 3 снабжено хвостом 8. В центре основания 3 закреплено вращающееся ветроколесо 9, приводящее в движение контрротор (вращающийся статор). Ветроколеса 4 (крайние) и 9 (центральное) снабжены шкивами 5, которые охватывают гибкие элементы 10 (цепи или зубчатые ремни). Крайние ветроколеса 4 закреплены во вращающихся узлах 11, а центральное 9 - во вращающемся узле 12, который, кроме этого, снабжен вращающимся токосъемом 13 типа "токоотводящие кольца - щетка", который известен и широко применяется для питания роторов асинхронных электродвигателей с фазным ротором. На валу центрального ветроколеса 9 установлены шкивы 14, которые через гибкий элемент 10 связаны со шкивами 5 крайних ветроколес 4, при этом контрротор 15 имеет две пары полюсов.

Магниты 7 (роторов) укреплены на концах лопастей крайних ветроколес 4. В конце лопасти 4 проделывается отверстие (не показано), в которое вставляется стержень 16 с двумя диаметральными отверстиями.

Сами элементы 7 представляют собой постоянный магнит 17, намагниченный по оси лопасти 4. К магниту 17 примыкают внутренний наконечник 18 и внешний наконечник 19. Оба наконечника 18 и 19 и магнит 17 стянуты подковообразной немагнитной стяжкой 20, концы которой проходят через диаметральные отверстия в стержне 16, на концах стяжки 20 нарезана резьба и завинчены гайки 21. Для уменьшения аэродинамического сопротивления гайки 21 частично утоплены в гнездах 22, выполненных в лопасти 4. Аналогичная конструкция может быть выполнена и с электромагнитным возбуждением.

Контрротор 15 имеет полюсные наконечники 23 с дугообразными выемками для магнитного контакта с магнитами 7, через наконечники 23 проходит вал 24 контрротора 15, между наконечниками 23 находится сердечник 25 с катушкой 26. На одном валу с описанной магнитной системой располагаются две звездочки 14, схваченные гибкой связью, и на конце опоры - токосъем 13.

ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Под воздействием набегающего потока воздуха ветроколеса 4 и 9 приходят во вращение. Ориентация на ветер при этом осуществляется хвостом 8. Все три колеса находятся в кинематической связи, осуществляемой шкивами (звездочками) 5 и 14 и гибкими элементами 10, при этом длины штанг 6 подобраны так, что магниты 7 циклически входят в магнитную связь с контрротором 15, так, например, при вращении ветроколес по часовой стрелке такой магнитный контакт наступит при повороте на 45o от положения, показанного на фиг.1. При этом образуется магнитная цепь: магнит 17 - внутренний наконечник 18 - первый наконечник контрротора 23 - сердечник 25 с катушкой 26 - второй наконечник контрротора - внешний наконечник 19.

Естественно, между наконечниками 23 и 18 и 19 имеется воздушный зазор. После прохождения лопастью углового деления, соответствующего дуге магнита, происходит разрыв магнитной цепи, в результате чего в катушке 26 индуктируется ЭДС, возбуждается ток, проходящий по катушке 26 и вращающемуся токосъемному устройству 13 к нагрузке. При этом магнитная цепь может быть облегчена как минимум вдвое за счет использования двух крайних ветроколес 4. С увеличением их числа возможно дальнейшее облегчение магнитов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Контрроторный ветроэлектрогенератор, содержащий башню с основанием и ветроколеса, отличающийся тем, что сегменты роторов генератора выполнены в виде магнитов, которые установлены на концах штанг, а последние закреплены на концах лопастей двух ветроколес, которые расположены на одном основании, выполненном поворотным, а между ними расположено третье ветроколесо с контрротором, который магнитосвязан с сегментами роторов, при этом на валах ветроколес установлены шкивы, охваченные гибкими связями.

Версия для печати
Дата публикации 02.02.2007гг


вверх