DE20317347U1

DE20317347U1 - Windgenerator

Info

Publication number: DE20317347U1
Application number: DE20317347U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2013-11-12

Abstract

Windgenerator mit einer Turmfassung (1) und einem um eine in der Turmfassung (1) liegende, vertikale Drechachse (Z) drehbaren Rotor (3), wobei der Rotor (3) ein rotationssymmetrisches Raumvolumen zur Drehachse (Z) aufspannt und im Bereich der Mantelfläche des Raumvolumens eine Mehrzahl von schraubenförmig angeordneten Flügeln (33) aufweist,dadurch gekennzeichnet,
– dass der Rotor (3) in eine obere Schale (31) und eine untere Schale (32) geteilt ist, deren Flügel (33) so angeordnet sind, dass bei Windbeaufschlagung die Schalen (31, 32) gegenläufig zueinander um die Drehachse (Z) rotieren, und
– dass zwischen den Rotorschalen (31, 32) eine Generatoranordnung 12) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Windgenerator mit einer Turmfassung und einem um eine in der Turmfassung liegende, vertikale Drechachse drehbaren Rotor, wobei der Rotor ein rotationssymmetrisches Raumvolumen zur Drehachse aufspannt und im Bereich der Mantelfläche des Raumvolumens eine Mehrzahl von schraubenförmig angeordneten Flügeln aufweist.
Ein derartiger Windgenerator ist aus der WO 03/056173 A1 des Anmelders bekannt, bei dem ein um eine vertikale Achse drehbarer Rotor mit einer umgekehrten Topfform beschrieben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Windgenerators ist eine Generatoranordnung nahe des äußeren Randes des topfförmigen Rotors mit einer Magnetanordnung am Rotor und einer ortsfesten Spulenanordnung vorgesehen. Aufgrund des großen Durchmessers des topfförmigen Rotors und der im radialen Außenbereich vorgesehenen Generatoranordnung ergibt sich eine relativ niedrige Rotationsgeschwindigkeit.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Windgenerator der vorangehend beschriebenen Art so weiterzubilden, dass die in der Generatoranordnung nutzbare Rotationsgeschwindigkeit erhöht, also die Effizienz der Energieerzeugung verbessert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Windgenerator gemäß Anspruch 1. Durch die Teilung des Rotors in eine obere und eine untere Schale wird bei der beanspruchten Anordnung und Ausrichtung der auf den Schalen angeordneten Flügel eine gegenläufige Rotation der beiden Rotorteile zueinander erzeugt. Entsprechend wird auf der zwischen den Rotorschalen vorgesehenen Generatoranordnung die doppelte Rotationsgeschwindigkeit aufgrund der gegenläufig zueinander erfolgenden Rotation erzeugt. Entsprechend kann die Generatoranordnung bei gleicher Energieausbeute kleiner dimensioniert werden.
Bevorzugt hat die Generatoranordnung eine Spulenanordnung und zwei Magnetanordnungen, wobei die Spulenanordnung ortsfest an der Turmfassung, die erste Magnetanordnung an der oberen Rotorschale und die zweite Magnetanordnung an der unteren Rotorschale einander gegenüberliegend angeordnet sind. Mit dieser Ausgestaltung kann die Generatorfunktion technisch besonders einfach realisiert werden. Die zur Ableitung des erzeugten Stromes zu verdrahtende Spulenanordnung ist dabei vorteilhaft ortsfest an der Turmfassung angeordnet, so dass störanfällige und Reibung erzeugende Schleifringe etc. vermieden werden.
Die Spulen- und Magnetanordnung kann topfförmig wie in der WO 03/056173 A1 angegeben oder kreisringförmig angeordnet werden. Wichtig dabei ist, dass die ortsfeste Spulenanordnung zwischen den beiden den jeweiligen Rotorschalen zugeordneten Magnetanordnungen ausgerichtet ist.
Wenn die Spulenanordnung und/oder die Magnetanordnungen am äußeren Randbereich des Rotors angeordnet sind, wird die am radialen Außenbereich des Rotors höchstmögliche Umfangsgeschwindigkeit im Bereich der Generatoranordnung ausgenutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Rotor im wesentlichen Kugelform, wobei die Grenze zwischen oberer Rotorschale und unterer Rotorschale im Äquator der Kugel vorgesehen ist. Wenn bei dieser Ausführung im Bereich des Äquators des kugelförmigen Rotors zwei in Radialebenen zur Drehachse orientierte Kreisringe vorgesehen sind, wobei der erste, zur oberen Schale gehörende Kreisring die erste Magnetanordnung auf der Unterseite und der zweite, zur unteren Schale gehörende Kreisring die zweite Magnetanordnung auf der Oberseite tragen, wird eine optimale Ausnutzung der durch Windanregung erzeugten Rotation zur Stromerzeugung erreicht. Dabei erlaubt die Kugelform des Rotors eine stabile, wenig materialverbrauchende und damit leichte Realisierung eines Vertikalrotors.
Entsprechend sind auf den den Magnetanordnungen abgewandten Seiten der Kreisringe die Flügel der Rotorschalen befestigt, die sich zu den Polen verjüngend ausgebildet sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
1 einen Windgenerator mit zweiteiligem Rotor in teils geschnittener Seitenansicht und
2 links die obere Schale in Draufsicht und rechts die Generatoranordnung in Draufsicht.
In 1 ist ein Windgenerator 100 in größtenteils geschnittener Seitenansicht dargestellt. Der Windgenerator 100 weist eine Turmfassung 1 auf, die beispielsweise in einem nicht dargestellten Fundament im Untergrund verankert ist und eine für die Ausnutzung der Windenergie ausreichende Höhe aufweist. Der Turm 1 ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet und enthält eine auf der Zylinderachse angeordnete Drehpunktfixierung 11. Entsprechend bildet die Zylinderachse die vertikale Drehachse Z des Windgenerators 100.
An der zylinderförmigen Turmfassung 1 ist auf halber Höhe eine Halterungskonsole 12 befestigt, die in einer Radialebene zur Drehachse Z eine auf der Halterungskonsole 12 kreisringförmig ausgebildete Spulenanordnung 21 einer Generatoranordnung 2 trägt. Entsprechend sind elektrische Anschlüsse 211 vorgesehen, die über die Halterungskonsole 12 zur Turmfassung 1 und dort (in 1 nicht sichtbar) weitergeführt zur Leistungseinspeisung in das Stromnetz geführt werden.
An der Turmfassung 1 ist ein Rotor 3 um vertikale Drehachse Z drehbar gelagert. Der Rotor 3 weist im wesentlichen Kugelform auf, ist jedoch in seiner Äquatorebene zweigeteilt in eine obere Rotorschale 31 und eine untere Rotorschale 32. Diese beiden, jeweils halbkugelförmigen Rotorschalen 31, 32 weisen an ihrem äußeren Randbereich einander gegenüberliegende Magnetanordnungen 22, 23 auf, die zusammen mit der fest über Haltungskonsole 12 am Turm 1 angeordneten Spulenanordnung 21 die Generatoranordnung 2 bilden, wie dies in 1 zeichnerisch mit einer Kreislinie hervorgehoben ist.
Dabei weist die obere Rotorschale 31 eine im Bereich des Äquators des kugelförmigen Rotors 3 in Radialebene zur Drehachse Z orientierten Kreisring 31 1 auf, an dessen Unterseite die erste Magnetanordnung 22 befestigt ist. Entsprechend weist die untere Rotorschale 32 im Bereich des Äquators des kugelförmiges Rotors 3 eine in Radialebene zur Drehachse Z orientierten Kreisring 321 auf, an dessen Oberseite die zweite Magnetanordnung 23 vorgesehen ist. Vom oberen Kreisring 311 sind sich schraubenförmig und zum Pol verjüngend ausgebildete Flügel 33 befestigt. Die Flügel 33 sind im Bereich des Pols mit einer Polkappe oder Kreisringkonstruktion untereinander verbunden. Ebenso ist die untere Rotorschale 230 mit am unteren Kreisring 321 befestigten Flügeln 33 ebenfalls schraubenförmig und sich zum Pol verjüngend, jedoch in gegenläufiger Orientierung angeordnet, wie dies aus 2 zu erkennen ist.
In 2 ist auf der linken Seite ein Viertel der oberen Rotorschale 31 mit oberem Kreisring 311 und angesetzten Flügeln 33 dargestellt. Auf der rechten Seite der 2 ist die Draufsicht auf die untere Rotorschale 32 in der Äquatorebene mit der zweiten Magnetanordnung 23 und der Spulenanordnung 21 dargestellt. Gestrichelt sind die gegenläufig zu den Flügeln 33 der oberen Rotorschale 31 orientierten Flügel 33 der unteren Rotorschale 32 dargestellt.
Die Lagerung der beiden Rotorschalen 31, 32 erfolgt über jeweils eine magnetische Schwebelagerung 312, 322. Die magnetische Schwebelagerung 312 der oberen Rotorschale 31 ist am oberen Ende der Turmfassung 1 nahe des oberen Pols des kugelförmigen Rotors 3 angeordnet. Die magnetische Schwebelagerung 322 der unteren Rotorschale 32 ist unterhalb der Halterungskonsole 12 für die Spulenanordnung 21 angeordnet. Die magnetischen Schwebelagerungen 312, 322 bestehen jeweils aus einem mit der Turmfassung 1 ortsfest verbundenen kreisringförmigen Magnetbereich und einem mit der Rotorschale 31, 32 verbundenen dem ersten Magnetring gegenüberliegenden zweiten Magnetring.
In der Generatoranordnung 2 stehen die einander gegenüberstehenden ersten und zweiten Magnetanordnungen 22, 23 in Wirkverbindung mit der fest an der Turmfassung 1 über Halterungskonsole 12 angeordneten Spulenanordnung 21, so dass bei durch Windanregung induzierte gegenläufige Rotation der oberen Rotorschale 31 zur unteren Rotorschale 32 eine im Vergleich zu einteiligen Rotoren doppelte Rotationsgeschwindigkeit im Bereich der Generatoranordnung 2 angenutzt werden kann. Entspechend effektiv ist die Stromerzeugung, wobei bei gleicher Windlast eine leichtere Generatorausführung durch die verdoppelte Rotationsgeschwindigkeit möglich ist.

Bezugszeichenliste

1: Turmfassung)
100: Windgenerator
11: Drehpunktfixierung
12: Halterungskonsole
2: Generatoranordnung
21: Spulenanordnung
211: elektrischer Anschluss
22: erste Magnetanordnung
23: zweite Magnetanordnung
3: Rotor
31: obere Rotorschale
311: oberer Kreisring
312: magnetische Schwebelagerung
32: untere Rotorschale
321: unterer Kreisring
322: magnetische Schwebelagerung
33: Flügel
Z: vertikale Drehachse

Claims

Windgenerator mit einer Turmfassung (1) und einem um eine in der Turmfassung (1) liegende, vertikale Drechachse (Z) drehbaren Rotor (3), wobei der Rotor (3) ein rotationssymmetrisches Raumvolumen zur Drehachse (Z) aufspannt und im Bereich der Mantelfläche des Raumvolumens eine Mehrzahl von schraubenförmig angeordneten Flügeln (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Rotor (3) in eine obere Schale (31) und eine untere Schale (32) geteilt ist, deren Flügel (33) so angeordnet sind, dass bei Windbeaufschlagung die Schalen (31, 32) gegenläufig zueinander um die Drehachse (Z) rotieren, und – dass zwischen den Rotorschalen (31, 32) eine Generatoranordnung 12) vorgesehen ist.
Windgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoranordnung (2) eine Spulenanordnung (21) und zwei Magnetanordnungen (22, 23) hat, wobei die Spulenanordnung (21) ortsfest an der Turmfassung (1), die erste Magnetanordnung (22) an der oberen Rotorschale (31) und die zweite Magnetanordnung (23) an der unteren Rotorschale (32) einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Windgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (21) kreisringförmig um Drehachse (Z) angeordnet ist und dazu die erste Magnetanordnung (22) oberhalb und die zweite Magnetanordnung (23) unterhalb in Kreisringform zugeordnet sind.
Windgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (21) und/oder die Magnetanordnungen (22, 23) am äußeren Randbereich des Rotors (3) angeordnet sind.
Windgenerator nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) im wesentlichen Kugelform hat, wobei die Grenze zwischen oberer Rotorschale (31) und unterer Rotorschale (32) im Äquator der Kugel vorgesehen ist.
Windgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Äquators des kugelförmigen Rotors (3) zwei in Radialebenen zur Drehachse (Z) orientierte Kreisringe (311, 321) vorgesehen sind, wobei der erste, zur oberen Schale (31) gehörende Kreisring (311) die erste Magnetanordnung (22) auf der Unterseite und der zweite, zur unteren Schale (32) gehörende Kreisring (321) die zweite Magnetanordnung (23) auf der Oberseite tragen.
Windgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf den den Magnetanordnungen (22, 23) abgewandten Seiten der Kreisringe (311, 321) die Flügel (33) der Rotorschalen (31, 32) befestigt sind, die sich zu den Polen verjüngend ausgebildet sind.