ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2242637
КОНТРРОТОРНЫЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
Имя изобретателя: Литвиненко А.М.
Имя патентообладателя: Воронежский государственный технический университет
Адрес для переписки: 394026, г.Воронеж, Московский пр-т, 14, ВГТУ, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2003.05.13
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для
выработки электроэнергии. Технический результат заключается в обеспечении работы
ветроэлектрогенератора в широком диапазоне значений скоростей ветра. В контрроторном
ветроэлектрогенераторе, содержащем башню с поворотным основанием и устройством
установки на ветер, на основании на оси укреплены ветроколеса с лопастями, в зоне
нижнего расположения лопастей расположен статор, на лопастях установлены
ферромагнитные пластины, проходящие через воздушный зазор статора, согласно
изобретению на одной оси укреплены тихоходное и быстроходное колеса противоположных
направлений вращения, причем быстроходное колесо расположено впереди тихоходного по
направлению ветра и снабжено пластинами, ориентированными от ветра, тихоходное колесо
снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, а между пластинами колес
размещен статор.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
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]. Также известна конструкция
ветроагрегата с фрикционной муфтой [2] для облегчения пуска при слабой скорости ветра.
Данные ветроагрегаты имеют магнитные системы генераторов традиционного типа.
Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных
признаков является ветрогенератор [3], который содержит поворотное ветроколесо,
магнитную систему с обмотками, в зазоре которой перемещается ротор, причем магнитная
система (статор) 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.
Недостатком данного ветрогенератора является то, что он может применяться только с
ветроколесами какого-либо одного типа: тихоходными (многолопастными с малой
быстроходностью и большим пусковым моментом) или быстроходными (малолопастными с
малым пусковым моментом). Такое исполнение существенно ограничивает функциональные
возможности агрегата, поскольку он оказывается способен генерировать номинальную
мощность лишь в узком диапазоне скоростей ветра, а в действительности, этот диапазон
достаточно широк и вполне может возникнуть ситуация, когда длительная работа
тихоходного колеса окажется предпочтительней эффективной, но кратковременной работе
быстроходного ветроколеса.
Изобретение направлено на достижение расширения функциональных возможностей, в
частности обеспечения работы ветроэлектрогенератора в широком диапазоне значений
скоростей ветра.
Это достигается тем, что в контрроторном ветроэлектрогенераторе, содержащем башню с
поворотным основанием и устройством установки на ветер, на основании на оси укреплены
ветроколеса с лопастями, в зоне нижнего расположения лопастей расположен статор, на
лопастях установлены ферромагнитные пластины, проходящие через воздушный зазор
статора, согласно изобретению на одной оси укреплены тихоходное и быстроходное колеса
противоположных направлений вращения, причем быстроходное колесо расположено впереди
тихоходного по направлению ветра и снабжено пластинами, ориентированными от ветра,
тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, а между
пластинами колес размещен статор.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежем, где на фиг.1 изображен
ветроэлектрогенератор (вид сбоку), на фиг.2 - вид спереди, на фиг.3 показано в более
крупном масштабе исполнение статора с верхним и нижним роторами в положении, когда
нижний ротор перемыкает полюса, а верхний - не перемыкает.
Контрроторный ветроэлектрогенератр включает в себя башню 1 с нижним подшипником 2,
верхним подшипником 3, которые установлены на поворотном основании 4, на основании
укреплено устройство установки на ветер 5 (хвостовая лопасть), на основании укреплена
ось 6, на которой укреплено в подшипнике тихоходное ветроколесо 7 с ферромагнитными
пластинами 8 и быстроходное колесо 9 с ферромагнитными пластинами 10. К основанию также
прикреплена штанга 11, на нижнем конце которой в зоне нижнего расположения лопастей
расположен статор 12. На фиг.2 показано быстроходное двухлопастное колесо и тихоходное
четырехлопастное колесо с лопастями увеличенной ширины. Статор включает в себя
сердечник 13, полюсные наконечники 14, обмотку возбуждения 15, генераторную обмотку 16,
обмотки снабжены выводами 17, которые подключены к нагрузке.
Контрроторный ветроэлектрогенератор работает следующим образом. При набегании
воздушного потока (справа налево, как показано на фиг.1) быстроходное колесо приводится
во вращение в определенном направлении, например по часовой стрелке. Под действием
остающейся энергии ветра тихоходное колесо 7 также приходит во вращение, но в
противоположном направлении, поскольку быстроходное колесо расположено впереди
тихоходного по направлению ветра. Как видно на фиг.1, быстроходное колесо снабжено
ферромагнитными пластинами, ориентированными по направлению ветра (внутрь от колеса),
а тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, при этом
между пластинами размещен статор. В сердечнике 13 и полюсных наконечниках 14 статора под
действием намагничивающей силы обмотки 15 существует магнитный поток, который
коммутируется быстроходными пластинами 10 (2 штуки как показано на фиг.2) и тихоходные
пластинами 8 (4 штуки). В результате в катушке 16 будет наводиться напряжение, которое
далее передается потребителю.
Достоинством данного контрроторного ветроэлектрогенератора является его широкие
функциональные возможности, заключающиеся в том, что он способен улавливать энергию
как низкопотенциального ветрового потока - при вращающемся колесе 7 и неподвижном
колесе 9, так и высокопотенциального ветрового потока - при вращении обеих ветроколес.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 109-110.
2. А.с. СССР №732572 /В.К.Александров и др. - Ветроагрегат/ опубл. БИ 17, 1980, F 03 D 3/30.
3. А.с. СССР №861716 /И.П.Копылов и Т.В.Лядова. Безредукторный ветроагрегат/ опубл. БИ
11, 1981, F 03 D 1/00.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Контрроторный ветроэлектрогенератор, содержащий башню с поворотным
основанием и устройством установки на ветер, на основании на оси укреплены ветроколеса
с лопастями, в зоне нижнего расположения лопастей расположен статор, на лопастях
установлены ферромагнитные пластины, проходящие через воздушный зазор статора,
отличающийся тем, что на одной оси укреплены тихоходное и быстроходное колеса
противоположных направлений вращения, причем быстроходное колесо расположено впереди
тихоходного по направлению ветра и снабжено пластинами, ориентированными от ветра,
тихоходное колесо снабжено пластинами, ориентированными навстречу ветру, а между
пластинами колес размещен статор.
Версия для печати
Дата публикации 02.02.2007гг
вверх
|
