ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2204050
ВЕТРОГЕНЕРАТОР
Имя изобретателя: Маланин В.И.; Квашнин Э.М.; Максимов А.А.; Ковалёв С.Г.; Трофимов П.Ф.; Максимов А.А.
Имя патентообладателя: Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Адрес для переписки: 656002, г. Барнаул, ул. Северо-Западная, 2, ОАО АНИТИМ
Дата начала действия патента: 2001.03.21
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в
ветроустановках. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции,
обеспечении легкости в монтаже и демонтаже ветроагрегата, а также в простоте
технического обслуживания, обеспечивается за счет того, что ветрогенератор,
содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, закрепленным на
крыльях ветроколеса, согласно изобретению, имеет корпус, выполненный в виде кольца с
выполненными входным отверстием, изготовленным в виде конфузора, и выходным
отверстием, изготовленным в виде диффузора, причем кривая, образующая поверхность
конфузора, соответствует кривой, образующей поверхность диффузора, при этом в корпусе
размещен жестко закрепленный вал с размещенными на нем крыльями ветроколеса, причем
крылья установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси вала, при этом на
крыльях ветроколеса установлен ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, а
симметрично крыльям установлен статор, выполненный в виде катушек с проводом,
закрепленных, например, на диске, при этом диск размещен на валу неподвижно, а между
статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал закреплен на опоре с возможностью
вращения вокруг оси опоры.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в
ветроустановках.
Известна вращающаяся электрическая машина с постоянными магнитами, содержащая
систему возбуждения, выполненную в виде полюсов из постоянных магнитов, укрепленных на
магнитоподводящем ярме, якорь с обмоткой и магнитные шунты (патент СССР, Н 02 К 23/04, 21/00 от
21.11.83, опубл. БИ от 15.12.89).
Недостатком данной машины является ее конструктивная сложность, сложность в ремонте и
техническом обслуживании, высокая металлоемкость, что делает ее малопригодной для
ветроэнергетики.
Известен безредукторный ветроагрегат, содержащий магнитоэлектрический генератор с
дуговым статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, при этом ротор
выполнен в виде обода из ферромагнитной резины с вплавленными в нее постоянными
магнитами (а.с. N 1170187, F 03 D 1/00 от 11.04.83, опубл. БИ N 28 от 30.07.85 - прототип).
Данный ветроагрегат конструктивно прост, его можно легко изготовить и смонтировать,
просто осуществить ремонт и техническое обслуживание. Недостатком данного
изобретения является то, что постоянные магниты размещены на концах ветроколеса в
ферромагнитной резине, что значительно увеличивает массу ветроколеса, а это снижает
коэффициент полезного действия ветроагрегата.
Из-за значительной массы ветроколеса трудно разместить несколько ветроагрегатов на
одном валу последовательно, чтобы увеличить мощность ветроэлектростанции.
Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции, легкость в монтаже
и демонтаже ветроагрегата, а также простота в техническом обслуживании. Кроме того,
задачей изобретения является возможность последовательно монтировать на одном валу
необходимое количество ветрогенераторов, которое определяется требуемой мощностью
ветроэлектростанции.
Поставленная задача решается ветрогенератором, содержащим магнитоэлектрический
генератор со статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, по изобретению,
он содержит корпус, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием,
изготовленным в виде конфузора, и выходным отверстием, изготовленным в виде диффузора,
причем кривая, образующая поверхность конфузора, соответствует кривой, образующей
поверхность диффузора, при этом в корпусе размещен жестко закрепленный вал с
размещенными на нем крыльями ветроколеса, причем крылья установлены с возможностью
вращения вокруг продольной оси вала, при этом на крыльях ветроколеса установлен ротор,
выполненный в виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям установлен статор,
выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на диске, при этом диск
размещен на валу неподвижно, а между статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал
закреплен на опоре с возможностью вращении вокруг оси опоры.
По пункту 1 изобретения, на конце вала установлен стабилизатор, выполненный в виде
пластины, закрепленной на валу параллельно оси опоры.
Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие
предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна".
Сравнительный анализ предложенного решения с известными не выявил решений, признаки
которых полностью совпадают с признаками предложенного решения, что соответствует
критерию "изобретательский уровень".
На чертеже схематически изображена ветроэлектростанция с тремя ветрогенераторами.
|
Ветрогенератор состоит из магнитоэлектрического генератора 1 со статором 2 и ротором 3,
закрепленным на крыльях ветроколеса 4, при этом магнитоэлектрический генератор 1
помещен в корпус 5, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием 6,
изготовленным в виде конфузора, и выходным отверстием 7, выполненным в виде диффузора,
причем кривая, образующая поверхность конфузора 6, соответствует кривой, образующей
поверхность диффузора 7, при этом в корпусе 5 размещен жестко закрепленный вал 8 с
размещенными на нем крыльями ветроколеса 4, причем крылья установлены на подшипниках (не
показаны) с возможностью вращения вокруг продольной оси вала 8, на крыльях ветроколеса 4
установлен ротор 3, выполненный в виде постоянных магнитов, закрепленных на крыльях
ветроколеса 4, например, винтами (не показаны), симметрично крыльям ветроколеса 4
установлен статор 2, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на
диске 9. Крепление катушек может быть различным: винтами, хомутами и т.д. Диск 9
размещается на валу 8 неподвижно, а между ротором 3 и статором 2 имеется зазор. Величина
зазора не должна превышать 2 мм, так как при большем зазоре значительно снижается
мощность ветрогенератора.
Вал 8 ветрогеноратора устанавливается на опоре 10 с возможностью вращения вокруг оси
опоры.
Для ориентации ветрогенератора (ветростанций) по направлению ветра на валу 8
закреплена пластина 11 стабилизатора. Пластина крепится (болтами, винтами с помощью
сварки) параллельно продольной оси опоры 10.
|
Вал 8 ветрогеноратора устанавливается на опоре 10 с возможностью вращения вокруг оси
опоры.
Для ориентации ветрогенератора (ветростанций) по направлению ветра на валу 8
закреплена пластина 11 стабилизатора. Пластина крепится (болтами, винтами с помощью
сварки) параллельно продольной оси опоры 10.
Ветрогенератор размещается в корпусе 5 с входным отверстием, выполненным в виде
конфузора 6, и выходным отверстием 7, выполненным в виде диффузора.
Такое выполнение стало необходимым для увеличения давления воздуха на лопасти, что
достигается выполнением входного отверстия 6, выполненного в виде конфузора.
Поток воздуха стенками, образующими конфузор, сжимается, ускоряется его движение, а
значит, и давление на лопасти ветрогенератора, а так как между корпусом и крыльями
имеется зазор, а за крыльями ветрогенератора создается разрежение, происходит эжекция
воздуха, и дополнительный поток его усиливает давление на крылья. Отработанный в
ветрогенераторе воздух выбрасывается через диффузор, ускоряя свое движение. Так как
ветростанции могут комплектоваться несколькими ветрогенераторами (на приведенном
чертеже их 3), то получается чередование: конфузор, диффузор, конфузор и т.д.
Тем самым достигается равномерное давление воздуха на крылья ветрогенератора при
последовательном их размещении на валу 8 за счет эжекции воздуха. Объем эжекции
регулируется зазором между конфузором и диффузором, рядом размещенных
ветрогенераторов.
ВЕТРОГЕНЕРАТОР РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Поток воздуха через конфузор 6 корпуса 5 поступает на крылья ветроколеса 4, а так как
крылья ветроколеса 4 установлены на подшипниках (не показано), закрепленных на валу 8,
крылья начинают вращаться, вращая постоянные магниты, выполняющие роль ротора 3. В
статоре 2, выполненном в виде катушек, закрепленных на диске, наводится электродвижущая
сила. Полученный электрический ток выводится на кольцо (не показано) опоры 10 и далее
поступает в накопитель (не показан).
При изменении направления потока воздуха ветрогенератор под действием стабилизатора
11 ориентирует его по направлению движения воздуха. За крыльями ветроколеса 4 создается
разрежение, и поток воздуха устремляется в зазор между крыльями ветроколеса 4 и
корпусом 5. Создается дополнительное давление потока воздуха на крылья. Отработанный
воздух через диффузор 7, ускоряясь, поступает на лопатки следующего ветрогенератора, а
так как между диффузором первого ветрогенератора и конфузором следующего имеется
регулируемый зазор, происходит эжекция воздуха, создавая дополнительный поток, а
значит, и дополнительное давление воздуха на ветроколесо, тем самым обеспечивая
равномерную работу всех ветрогенераторов. Кроме того, такое решение позволяет
осуществлять легко монтаж и демонтаж как составных частей ветрогенератора, так и его в
целом. Таким образом достигается простота в монтаже, демонтаже и обслуживании.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Ветрогенератор, содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и ротором,
закрепленным на крыльях ветроколеса, отличающийся тем, что он содержит корпус,
выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием, изготовленным в виде
конфузора и выходным отверстием, изготовленным в виде диффузора, причем кривая,
образующая поверхность конфузора, соответствует кривой, образующей поверхность
диффузора, при этом в корпусе размещен жестко закрепленный вал с размещенными на нем
крыльями ветроколеса, причем крылья установлены с возможностью вращения вокруг
продольной оси вала, при этом на крыльях ветроколеса установлен ротор, выполненный в
виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям установлен статор, выполненный в виде
катушек с проводом, закрепленных, например, на диске, при этом диск размещен на валу
неподвижно, а между статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал закреплен на опоре
с возможностью вращения вокруг оси опоры.
2. Ветрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что на конце вала установлен стабилизатор,
выполненный в виде пластины, закрепленной на валу параллельно оси опоры.
Версия для печати
Дата публикации 31.01.2007гг
вверх
|
