NL1027970C2

NL1027970C2 - Door windkracht aan te drijven generator voor het opwekken van elektrische energie.

Info

Publication number: NL1027970C2
Application number: NL1027970A
Authority: NL
Inventors: Rudy Gomes; Dirk Sta Van Uiter
Original assignee: Rob Schroeder
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-10

Description

Korte aanduiding: Door windkracht aan te drijven generator voor het opwekken van elektrische energie.

BESCHRIJVING

5 Windkracht is een van oudsher bekende vorm van energie voor het aandrijven van werktuigen en machines. Voorbeelden zijn windmolens voor het bijvoorbeeld malen van graan of voor het aandrijven van een watergemaal voor het bijvoorbeeld op een gewenste hoogte houden van het grondwaterpeil.

10 In de afgelopen jaren heeft windkracht ook aan populariteit gewonnen voor het opwekken van elektrische energie» als alternatief voor elektriciteitscentrales die gebruik maken van fossiele brandstoffen, zoals kolen» olie en dergelijke. In de praktijk zijn windmolenparken bekend» waarbij op relatief hoge masten geplaatste windmolens met 15 propellervormige schoepen, generatoren aandrijven voor het opwekken van elektrische energie, ook wel windgeneratoren genoemd.

Ondanks significante verbeteringen in het aërodynamisch ontwerp van de windgeneratoren teneinde een zo hoog mogelijk rendement te behalen, heeft dit niet geleid tot het toepassen van windenergie voor 20 elektriciteitsopwekking op grote schaal, in het bijzonder voor toepassingen in woonomgevingen en dergelijke.

Een oorzaak hiervoor ligt in het gegeven dat de schoepen van de windgeneratoren relatief veel lawaai produceren bij het telkens doorklieven van de wind en dat de relatief hoog geplaatste 25 propellervormige schoepen» telkens twee of drie per windgenerator, visueel onacceptabel zijn en als een vorm van horizonvervuiling worden beschouwd. Het roteren van de schoepen kan bij sommige personen ook gezondheidsklachten veroorzaken» in het bijzonder kan dit leiden tot beïnvloeding van de werking van de hersenen, waardoor bijvoorbeeld 30 ongevallen kunnen ontstaan.

T02797O- π I I Τ ΓΜΤΐ'ΐ'ψι ^ ιιι· ι — ιι»ιι· ........... ιι___ 2

Omdat windenergie een op zichzelf gemakkelijk te benutten energiebron is voor het opwekken van elektriciteit, zijn windgeneratoren voor opwekking van elektriciteit op kleinere schaal ontworpen, bijvoorbeeld voor gebruik in en om het huis. Hierbij wordt dan gebruik 5 gemaakt van een op zichzelf bestaande generator voor het opwekken van elektrische energie, waaraan schoepen zijn bevestigd voor het aandrijven van het magneetgedeelte van de generator. De spoelen van de generator waarin de elektrische energie wordt opgewekt zijn vast opgesteld. Het toerental waarmee de magneten rond de spoelen worden geroteerd hangt in 10 hoge mate af van het aantal schoepen en de momentane windkracht. Om een voldoende aantal magnetische fluxwisselingen in de spoelen te verkrijgen, dient gebruik te worden gemaakt van generatoren met een relatief groot aantal spoelen en bijbehorende magneten, hetgeen een ongunstige invloed heeft op de kosten van deze generatoren. Naarmate het aantal spoelen 15 toeneemt, wordt ook de elektronica voor het koppelen van een dergelijke generator met bijvoorbeeld het vaste elektriciteitsnet complexer en daardoor duurder.

Aan de uitvinding ligt daarom in eerste instantie de opgave ten grondslag een door windkracht aan te drijven generator voor het 20 opwekken van elektrische energie te verschaffen, in het bijzonder voor gebruik in en om het huis, welke naast een goedkopere constructie ook een geringere geluidsproductie en bij voorkeur ook een hoger elektrisch rendement bezit.

Deze opgave wordt volgens de uitvinding opgelost door 25 middel van een door windkracht aan te drijven generator voor het opwekken van elektrische energie, omvattende een rond een as draaibaar opgesteld huis, een stel buiten het huis uitstekende schoepen voor het vangen van wind en ten minste één in het huis opgenomen opwekkingseenheid voor het opwekken van elektrische energie die is voorzien van een samenstel 30 magneten en een samenstel spoelen, waarbij de spoelen in radiale richting op afstand van de as hieraan zijn bevestigd en de magneten van de 1027070= 3 opwekkingseenheid in een, in wezen gesloten ring zijn aangebracht tegen het huis.

In tegenstelling tot de uit de stand van de techniek bekende windgeneratoren, waarbij de opwekkingseenheid de opbouw en 5 afmetingen van een gebruikelijke generator bezit die ook bijvoorbeeld wordt gebruikt in diesel- of benzineaggregaten, zijn bij de elektrische opwekkingseenheid volgens de uitvinding de spoelen in radiale richting ten opzichte van de as naar buiten verschoven en zijn de magneten tegen het huis van de generator bevestigd, vanaf waarvan zich ook de schoepen 10 uitstrekken. Door de spoelen in radiale richting op afstand van de as te plaatsen, waardoor het huis van de generator een grotere diameter krijgt dan bij de bekende generatoren, ontstaat een grotere lengte waarover de magneten kunnen worden gerangschikt. Hierdoor kunnen met de windgenerator volgens de uitvinding voldoende fluxwisselingen worden verkregen met een 15 relatief kleiner aantal spoelen en een relatief groter aantal magneten in vergelijking tot de uit de stand van de techniek bekende generatoren voor aandrijving door windkracht. Doordat een kleiner aantal spoelen kan worden toegepast in vergelijking tot de bekende generatoren, zijn de kosten van de generator als geheel lager en kunnen ook de kosten van 20 elektronische schakelingen voor koppeling van de generator met het elektriciteitsnet lager zijn, zoals beoogd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding, is het aantal magneten van een opwekkingseenheid groter dan het aantal spoelen dat samenwerkt met de magneten van de 25 opwekkingseenheid, teneinde een zo optimaal mogelijk elektrisch rendement in vergelijking tot de totale kosten van de generator te verkrijgen. Een uitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding met bijvoorbeeld vier spoelen kan samenwerken met bijvoorbeeld acht of zestien of een ander aantal magneten, afhankelijk van de booglengte van een betreffende 30 spoel. Begrepen zal worden dat hierdoor met een relatief laag toerental toch voldoende fluxwisselingen kunnen worden bewerkstelligd voor het f027970- P1^——^Β···—ΤΜ^"^^^·^^^"ΙΤ·Η^Τ“^^'Τ'·ΜΜ—Ι·Ι*ΙΙΙΙ1Ι|Ι 111 11 11_ _____ 4 opwekken van de gewenste elektrische energie.

Door het op een afstand van de as plaatsen van het samenstel spoelen van de opwekkingseenheid, kan het huis van de generator een voor het optimaliseren van het vangen van wind geschikte vorm 5 krijgen. In een verdere uitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding, is het huis bol vormig en zijn de magneten van de opwekkingseenheid aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van een vlak loodrecht op de as. In een voorkeursuitvoeringsvorm van deze generator volgens de uitvinding, zijn de magneten van de 10 opwekkingseenheid aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van het vlak loodrecht op de as dat de grootste omtrek heeft. Door het plaatsen van de magneten in het vlak met de grootste omtrek, kunnen binnen gegeven afmetingen van het huis een maximaal aantal magneten en spoelen worden geplaatst voor het opwekken van elektrische energie.

15 Gebleken is dat de bolvorm in het bijzonder geschikt is voor het met een zo gering mogelijke lawaai productie opwekken van elektrische energie. Door de in verhouding tot de bekende windgeneratoren grotere omtrek c.q. diameter van het huis, kan een groter aantal schoepen voor het vangen van wind buiten het huis uitsteken dan bij de generatoren 20 van gebruikelijke afmetingen, waardoor ook bij schoepen van geringere afmetingen voldoende wind kan worden ingevangen om de generator aan te drijven. Kleinere schoepen, dat wil zeggen schoepen met een kleiner oppervlak dat door de wind klieft, produceren minder lawaai, waarbij de bolvorm van het huis bijdraagt aan het naar de schoepen voeren van de 25 wind.

In een uitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding, zijn de schoepen sikkelvormig uitgevoerd en langs een meridiaanlijn op het buitenoppervlak van het bol vormige huis hieraan verbonden. Bij voorkeur is de hoek tussen de schoepen en het 30 buitenoppervlak van het bol vormige huis bij de verbinding tussen de schoepen en het huis kleiner dan 90 graden.

5

De relatief grotere afmetingen van het huis van de generator volgens de uitvinding hebben het voordeel dat» overeenkomstig een weer verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding» een tweede opwekkingseenheid voor het opwekken van elektrische energie in het huis 5 kan worden opgenomen, waarbij de tweede opwekkingseenheid is voorzien van een tweede samenstel magneten en een tweede samenstel spoelen, de magneten van de tweede opwekkingseenheid in radiale richting op afstand van het huis hieraan zijn bevestigd en de spoelen van de tweede opwekkingseenheid in een radiale richting op een afstand tussen de 10 magneten van de tweede opwekkingseenheid en de as daaraan zijn bevestigd.

Begrepen zal worden dat met een tweede opwekkingseenheid de door de generator op te wekken hoeveelheid elektrische energie kan worden vergroot, zonder hierdoor de buitenafmetingen van de generator aan te tasten.

15 Voor het verder optimaliseren van de windgeleiding naar en van de schoepen, voorziet de uitvinding in een uitvoeringsvorm daarvan daarin, dat met de as verbonden windgeleiders zijn opgesteld naast de baan van de aan het huis bevestigde schoepen. Deze windgeleiders dragen verder bij aan het reduceren van het door de generator geproduceerde 20 lawaai tijdens bedrijf daarvan.

Een verdere voordelige constructie van de generator volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat het huis cilindervormig is, in het bijzonder cirkel cilindrisch. Een cilindervormige behuizing biedt het voordeel dat de generator langwerpig kan worden uitgevoerd» voor 25 plaatsing onder bijvoorbeeld een schuin dakvlak van een huis of dergelijke. Verder biedt de cilindervorm de mogelijkheid om verschillende opwekkingseenheden in langsrichting verschoven op de as te monteren» waardoor een zeer efficiënte windgenerator voor het opwekken van elektrische energie van voldoende vermogen voor een groot aantal 30 toepassingen kan worden verschaft.

f102797 o- 6

In een verdere uitvoeringsvorm is de windgenerator volgens de uitvinding daartoe daardoor gekenmerkt, dat ten minste twee opwekkingseenheden voor het opwekken van elektrische energie in het huis zijn opgenomen, waarbij elke opwekkingseenheid is voorzien van een 5 samenstel magneten en een samenstel spoelen dat samenwerkt met het samenstel magneten van de opwekkingseenheid, waarbij de magneten van een samenstel magneten van een opwekkingseenheid zijn aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van een vlak loodrecht op de as op afstand van het samenstel magneten van een verdere opwekkingseenheid, dat 10 is aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van een verder vlak loodrecht op de as op afstand van het ene vlak, en de spoelen van een opwekkingseenheid in radiale richting op afstand van de as hieraan zijn bevestigd in een positie tegenover het samenstel magneten van de betreffende opwekkingseenheid.

15 In een weer verdere uitvoeringsvorm van de generator met cilindrisch huis volgens de uitvinding, zijn de schoepen strookvormig uitgevoerd en evenwijdig aan de as aan het buitenoppervlak van het huis verbonden.

Overeenkomstig de uitvinding kan het huis van de generator 20 worden gevormd uit een harde kunststof. Dit draagt eveneens bij aan het reduceren van de totale kosten van de generator. Voorts kunnen de schoepen, in een weer verdere uitvoeringsvorm, uit een zachte plastic zijn gevormd. Het vormen van de schoepen uit een zachte plastic is mogelijk omdat in de generator volgens de uitvinding met relatief veel 25 schoepen van elk relatief kleine afmetingen kan worden gewerkt, waardoor op elke schoep een mindere grote kracht werkt dan bijvoorbeeld bij een windgenerator met slechts twee of drie bijvoorbeeld propellervormige schoepen van grote afmetingen. Naast een aanzienlijke gewichtsbesparing in vergelijking tot bijvoorbeeld metalen schoepen, heeft het vervaardigen 30 van de schoepen uit een zachte plastic het voordeel dat bij het ongewenst f0027970- 7 in aanraking komen met de schoepen minder ernstige verwondingen zullen ontstaan dan bij schoepen van metaal of bijvoorbeeld een harde kunststof.

Voor het optimaliseren van het rendement van de generator volgens de uitvinding is daarin voorzien, dat de magneten zijn gevormd 5 uit een gesinterd materiaal, dat samarium en kobalt bevat.

Teneinde de windgeleiding van de generator, in de uitvoeringsvorm met een cilindervormig huis, verder te optimaliseren, voorziet de uitvinding in een nog weer verdere uitvoeringsvorm daarvan daarin, dat buiten de baan van de schoepen langs een deel van de baan een 10 met de as verbonden windscherm is opgesteld om de schoepen in het deel van de baan uit de wind te houden. Het windscherm biedt naast het verbeteren van de windgeleidingseigenschappen van de generator ook een afscherming tegen ongewenste aanraking van de schoepen tijdens bedrijf van de generator en lawaai reductie.

15 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding, maakt het windscherm deel uit van een met de as verbonden behuizing, waarin het huis met de aan het huis bevestigde schoepen is opgenomen, waarbij de behuizing is voorzien van een windopvang en de schoepen worden aangedreven door de wind die vanuit de windvangopening in 20 de behuizing wordt ingevoerd.

Teneinde de stand van de windvangopening ten opzichte van de windrichting te optimaliseren, voorziet de generator volgens de uitvinding in een uitvoeringsvorm daarvan daarin, dat de doorsnede van de windvangopening groter is dan de doorsnede van de baan van de schoepen en 25 dat achter de windvangopening windstroomgeleiders zijn opgesteld om de ingevangen wind te richten op de schoepen.

Zoals in het voorgaande reeds opgemerkt, is de cilindervormige uitvoeringsvorm van de generator volgens de uitvinding in het bijzonder geschikt voor horizontale plaatsing onder een schuin 30 dakvlak of dergelijke.

1027970- . - -'Γΐ™ΐ" Ti ................................................................. ............................................ ιιιιι ΙΓ ι,ι,ιι ___ __ ι Μ η 8

Derhalve voorziet de uitvinding in een verdere uitvoeringsvorm daarvan daarin, dat de behuizing is voorzien van middelen om de behuizing met de rotor en de aan de rotor bevestigde schoepen zodanig in een schuin dakvlak te plaatsen dat de windvangopening 5 uitsteekt buiten het dakvlak.

Begrepen zal worden dat het aantal opwekkingseenheden in de generator mede wordt bepaald door de lengte van de behuizing en bijgevolg de afmetingen onder het dakvlak.

De uitvinding voorziet verder daarin, dat de spoelen door 10 middel van een wisselrichter zijn gekoppeld. Bij voorkeur is de wissel richter voorzien van koppelmiddelen voor koppeling aan het elektriciteitsnet.

De uitvinding zal in het navolgende meer in detail worden uiteengezet aan de hand van de bijgesloten tekeningen.

15 Figuur 1 toont schematisch, in doorsnede, een eerste uitvoeringsvorm van een windgenerator volgens de uitvinding, met een bol vormig huis.

Figuur 2 toont schematisch een doorsnede langs de lijn II- II van de in figuur 1 getoonde windgenerator.

20 Figuur 3 toont schematisch, in langsdoorsnede, een verdere uitvoeringsvorm van de windgenerator volgens de uitvinding met een langwerpig, cirkel cilindrisch huis.

Figuur 4 toont schematisch een doorsnede langs de lijn III- III van de in figuur 1 getoonde windgenerator.

25 Figuur 5 toont schematisch, overeenkomstig figuur 2, een doorsnede van een weer verdere uitvoeringsvorm van een windgenerator volgens de uitvinding.

De uitvinding wordt in het navolgende uiteengezet aan de hand van een aantal voorkeursuitvoeringsvormen, welke echter geenszins 30 als een beperking van de omvang van de uitvinding mogen worden uitgelegd.

Het principe van de windgenerator volgens de uitvinding is toepasbaar in i 1027970“ 9 vele vormen van behuizingen en met meer of minder magneetsamenstellen en spoel samenstellen dan getoond in de figuren.

Met het verwijzingscijfer 1 is in figuur 1 het huis van een windgenerator in een eerste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding 5 aangegeven, welk huis 1 bol vormig is. Onder bol vormig wordt in het licht van deze beschrijving ook een ellipsoïde begrepen of een ander rotatiesymmetrisch lichaam.

Door het huis 1, langs een middenlijn daarvan, strekt zich een as 6 uit, die door middel van bevestigingssteunen 9 aan een mast 10 10 is bevestigd. De mast 10 kan bijvoorbeeld een lantaarnpaal zijn of een speciaal voor het ondersteunen van de windgenerator opgestelde mast. Uiteraard kunnen de bevestigingssteunen 9 ook aan een wand of dergelijke worden bevestigd. De bevestiging van de steunen 9 aan de mast 10 of een wand of dergelijke kan op elke daartoe geschikte wijze worden uitgevoerd, 15 zoals bij deskundigen bekend en derhalve geen verdere toelichting behoeft.

Het huis 1 is door middel van lagers 7, zoals bijvoorbeeld kogellagers of glijlagers, op de as 6 draaibaar ondersteund.

Het huis 1 is langs zijn buitenomtrek voorzien van schoepen 20 2 voor het vangen van wind. In de getoonde uitvoeringsvorm zijn verder windgeleiders 8 aan de buitenzijde van het huis 1 naast de baan van de schoepen 2 opgesteld, welke windgeleiders 8 met de as 6 zijn verbonden.

In het huis 1 is een opwekkingseenheid voor het opwekken van elektrische energie opgesteld, opgebouwd uit een samenstel permanente 25 magneten 3 en een samenstel spoelen 4. De magneten 3 zijn in een, in wezen gesloten ringvorm langs de binnenkant van de wand van het huis 1 daaraan bevestigd. De spoelen 4 zijn door middel van armen 5 in radiale richting op een afstand van de as 6 vast hieraan bevestigd. De spoelen 4 liggen daarbij, in radiale richting gezien, op korte afstand van en 30 tegenover de magneten 3.

In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de magneten 3 en de \ f1027970- — nn—inr--~ι-1 1--n π—γ~γ~γτί 1~ m r r~ rmi· 10 spoelen 4 geplaatst langs de omtreksrand van een denkbeeldig cirkelvormig vlak loodrecht op de as 6, dat de grootste omtrek heeft.

Figuur 2 toont een doorsnede langs de lijn II - II van figuur 1. Zoals uit figuur 2 kan worden gezien, omvat de 5 opwekkingseenheid vier spoelen 4, die over gelijke hoekafstanden zijn verdeeld in het betreffende denkbeeldige vlak loodrecht op de as 6. De magneten 3 strekken zich langs de gehele binnenomtrek van het huis 1 uit en bestaan in de getoonde uitvoeringsvorm uit zestien permanente magneetsegmenten met aan het ene einde een noordpool (N) en aan het 10 andere einde een zuidpool (Z) in de richting evenwijdig aan de as 6. De magneten 3 zijn zodanig gerangschikt, dat telkens een noordpool van de ene magneet grenst aan een zuidpool van de naastgelegen volgende magneet, enzovoort.

Door deskundigen zal worden begrepen dat de aansluitdraden 15 van de spoelen 4 zich langs of in de armen 5 kunnen uitstrekken en via de as 6 buiten de behuizing worden gevoerd voor verdere aansluiting op bijvoorbeeld een zogeheten wissel richter, waarmee de door de opwekkingseenheid tijdens bedrijf opgewekte elektrische energie kan worden omgezet in wisselspanning of wisselstroom van een gewenste 20 frequentie en sterkte. De wisselrichter kan met zijn uitgang zijn aangesloten op koppel middel en voor koppeling met het vaste elektriciteitsnet. Voor deskundigen zijn dergelijke wissel richters en koppel middel en als zodanig bekend en derhalve niet afzonderlijk in de tekening getoond, evenals de aansluitdraden van de spoelen 4.

25 De werking van de windgenerator volgens de figuur 1 en 2 getoonde uitvoeringsvorm is zodanig, dat onder invloed van tegen de schoepen 2 blazende wind 11, het huis 1 rond de as 6 in rotatie wordt gebracht, waardoor het roterende samenstel magneten 3, ook wel rotor genoemd, ten opzichte van het stilstaande samenstel spoelen 4, ook wel 30 stator genoemd, beweegt en het hierdoor in de spoelen veranderende magnetische veld elektrische energie opwekt, zoals op zichzelf bij ra (η)^7β)7'0~ ! 11 deskundigen bekend.

Doordat de spoelen 4 via de armen 5 op afstand van de vaste as 6 zijn geplaatst, ontstaat een relatief grote lengte waarlangs magneten 3 aan de binnenomtrek van het huis 1 kunnen worden aangebracht.

5 Dit betekent dat met relatief weinig spoelen 4 en relatief veel magneten 3 reeds bij een relatief laag toerental van het huis 1 voldoende fluxwisselingen kunnen worden bewerkstelligd om elektrische energie van voldoende sterkte op te wekken, bijvoorbeeld voor huishoudelijk gebruik. Hierdoor kan het aantal spoelen 4 kleiner zijn dan in vergelijking tot 10 een gebruikelijke generator waarbij de spoelen 4 direct of nagenoeg direct op de as 6 zijn bevestigd.

Reductie van het aantal benodigde spoelen 4 levert een directe kostenbesparing op, welke ook zijn vervolg vindt in minder complexe wissel richters voor het verschaffen van wisselstroom met een 15 geschikte spanning en frequentie. Begrepen zal worden dat de generator volgens de uitvinding door middel van gelijkrichtmiddelen ook geschikt kan zijn voor het verschaffen van een gelijkspanning met een gewenste amplitude.

Uiteraard kunnen de afmetingen van de spoelen 4, waaronder 20 de booglengte in het denkbeeldige vlak, het aantal windingen, de dikte van de draden en de vorm daarvan worden gevarieerd, om een zo hoog mogelijk rendement te verkrijgen en voor het leveren van elektrische energie van voldoende vermogen.

Het vermogen van de generator kan worden vergroot door het 25 aantal spoelen 4 te vergroten, het aantal magneten 3 te vergroten of door in het huis 1 een verdere opwekkingseenheid te plaatsen, bijvoorbeeld een opwekkingseenheid die eveneens uit vier spoelen bestaat die zich tussen de spoelen 4 van de eerste opwekkingseenheid uitstrekken (niet getoond).

De magneten 3 kunnen ook als een continue permanente 30 magneet zijn gevormd, met afwisselend N-Z-polen gericht langs de as 6. Het gebruik van magneten gevormd uit een gesinterd materiaal dat samarium 1027970- ί 12 en kobalt bevat, geeft bij de uitvinding uitstekende resultaten. Het aantal spoelen 4 van een elektrische opwekkingseenheid is bij voorkeur kleiner dan het aantal magneten 3 langs de binnenomtrek van het huis 1.

Door de grotere omtrek van het huis 1 in vergelijking tot I 5 bestaande windgeneratoren, als gevolg van het op afstand van de as 6 plaatsen van de spoelen 4 middels de armen 5, kunnen meer schoepen 2 langs de omtrek van het huis 1 daaraan worden bevestigd. Deze schoepen 2 kunnen dan op zichzelf kleinere afmetingen hebben, om door hun grotere aantal toch voldoende wind in te vangen om elektriciteit van voldoende 10 vermogen op te wekken, bijvoorbeeld voor huishoudelijke toepassingen.

Doordat relatief kleine schoepen 2 kunnen worden toegepast in vergelijking tot bijvoorbeeld grote propellervormige windgeneratoren zoals in de aanhef genoemd, zal het door de windgenerator volgens de uitvinding geproduceerde geluid eveneens aanzienlijk minder zijn dan van 15 de windgeneratoren met grote propellervormige schoepen. Verder is gebleken dat de bolvorm van het huis 1 in hoge mate bijdraagt aan het langs de schoepen 2 geleiden van de wind 11, waardoor een relatief hoog rendement kan worden bereikt met een windgenerator van aanvaardbare afmetingen voor gebruik in bijvoorbeeld woonomgevingen.

20 In een praktische uitvoeringsvorm van de windgenerator volgens de uitvinding, heeft het bol vormige huis 1 een diameter van 50 cm en kan ca. 150 a 200 watt per uur aan elektrische energie worden opgewekt. Eén en ander uiteraard afhankelijk van de windkracht. In deze uitvoeringsvorm van de windgenerator volgens de uitvinding liggen de 25 spoelen 4 dan elk ca. 20 cm in radiale richting ten opzichte van de as 6 verschoven. Uiteraard kunnen windgeneratoren met kleinere en grotere diameter worden vervaardigd, waarbij in het laatste geval de spoelen 4 ! dan nog verder verwijderd van de as 6 liggen dan in het gegeven voorbeeld.

30 De schoepen 2 zijn in een voorkeursuitvoeringsvorm sikkelvormig uitgevoerd en langs een meridiaanlijn op het buitenoppervlak 13 van het bol vormig huis 1 hieraan verbonden. De hoek α tussen de schoepen en het buitenoppervlak van het bol vormig huis 1 bij de verbinding tussen de schoepen 2 en het huis 1, is daarbij kleiner dan 90°.

De windgeleiders 8 die roteerbaar aan de as 6 zijn 5 bevestigd, dragen bij aan de geleiding van de wind 11 in de richting van de schoepen 2. De windgeleiders 8 zijn zodanig gevormd, dat zij in langsrichting van een schoep 2 liggen wanneer een betreffende schoep 2 voorbij een windgeleider 8 beweegt. Eén en ander zoals schematisch getoond in figuur 2 bij de pijlen 11 welke de wind representeren.

10 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is het huis 1 van een hard kunststofmateriaal gevormd, waarbij de magneten 3 bijvoorbeeld door middel van lijm of een andere voor deskundigen geschikte bevestigingstechniek aan de binnenzijde van het kunststofhuis 1 daaraan zijn bevestigd.

15 De schoepen 2 evenals de windgeleiders 8 kunnen, door hun relatief geringe oppervlak, van een zachte plastic worden gevormd. Dit heeft enerzijds een aanzienlijke gewichtsbesparing tot gevolg in vergelijking tot metalen schoepen en leidt verder tot minder ernstige verwondingen bij aanraking daarvan door een persoon of dier.

20 Figuur 3 toont een tweede uitvoeringsvorm van de windgenerator volgens de uitvinding, met een cirkel cilindrisch huis 20 dat roteert rond een langwerpige as 6 die wordt ondersteund door bevestigingssteunen 21, 22 die bijvoorbeeld aan een dakspant of balk 12 kunnen zijn bevestigd.

25 In het huis 1 zijn, zoals schematisch getoond in figuur 3, verschillende elektrische opwekkingseenheden in langsrichting van de as 6 verdeeld daarop gemonteerd met bijbehorende spoelen 4 en magneten 3 die rond de binnen omtrek van het huis 20 in een denkbeeldig vlak loodrecht op de as 6 zijn aangebracht, zoals in het voorgaande is uiteengezet. Aan 30 de buitenzijde van het cilindrische huis 20 zijn schoepen 2 bevestigd.

In deze uitvoeringsvorm is langs de buitenomtrek van het 1027970-

_____II

14 cirkel cilindrische huis 20 een windscherm 13 met windgeleiders 14 geplaatst» bevestigd aan de as 6, voor het optimaal invangen van wind en voor het in de richting van de schoepen 2 leiden van de wind 11.

In een verdere uitvoeringsvorm van deze windgenerator» 5 kunnen de windgeleiders 14 en het windscherm 13 draaibaar rond de as 6 hieraan zijn bevestigd» door middel van op zichzelf bekende lagers, om een optimale stand voor het invangen van wind in te nemen, aangepast aan de momentane windrichting.

Figuur 4 toont een doorsnede van de windgenerator volgens 10 figuur 3, langs de lijn IV-IV.

Het windscherm 13 fungeert om de schoepen 2 in het deel van de baan die de schoepen 2 tijdens bedrijf afleggen uit de wind te houden, en de windgeleiders 14 met hun windinvangopening 17 zorgen voor een efficiënte windgeleiding naar de schoepen 2. In de uitvoeringsvorm 15 volgens figuur 4 kunnen de schoepen 2 zich onder een rechte hoek Ot ten opzichte van het huis 20 uitstrekken, teneinde zo veel mogelijk wind 11 via de windinvangopening 17 van de windgeleider 14 in te vangen voor het aandrijven van het huis 1.

Met het verwijzingscijfer 16 zijn facultatief in het 20 windscherm 13 aangebrachte openingen aangeduid, om een eventueel in het windscherm 13 gecomprimeerde luchtdruk te doen afnemen, zodat er een drukverschil ontstaat. Dit draagt bij aan het optimaal in het windscherm 13 circuleren van de wind 11, waarbij een eventuele in het windscherm 13 opgebouwde tegendruk voor de wind 11 wordt voorkomen. Om te verhinderen 25 dat in de openingen 16 regenwater of vuil of dergelijke kan binnendringen, kunnen hierover bijvoorbeeld beschermkappen worden aangebracht, zoals aangegeven met het verwijzingscijfer 15.

De in figuur 3 en 4 getoonde uitvoeringsvorm van de windgenerator volgens de uitvinding met een langwerpig cilindrisch huis 30 20 is bijvoorbeeld uitstekend geschikt voor plaatsing onder een dakspant 12, waarbij de windinvangopeningen 17 zich aan de buitenzijde van het dak >1027970- 15 uitstrekken voor het invangen van wind.

Het huis 20 kan eveneens van een kunststofmateriaal zijn vervaardigd en de schoepen 2 van een zachte plastic, zoals in het voorgaande is uiteengezet. Het windscherm 13 en de windgeleiders 14 5 kunnen van hard kunstofmateriaal zijn gevormd.

Voor deskundigen zal het duidelijk zijn dat de uitvindingsgedachte kan worden toegepast in andere vormen van behuizingen dan de getoonde bolvorm en cilindervorm, waarbij het door op afstand van de vaste as 6 plaatsen van de spoelen 4 een groter magneetoppervlak voor 10 het opwekken van elektrische energie wordt bereikt. Zodanig, dat in een opwekkingseenheid met minder spoelen kan worden volstaan dan bij de uit de stand van de techniek bekende generatoren voor bijvoorbeeld aandrijving met benzine- of dieselmotoren. Door de relatief grotere afmetingen van het huis 1, 20 kunnen hieraan schoepen van kleiner 15 oppervlak worden bevestigd, hetgeen een aanzienlijk geluidsreducerend effect heeft, in vergelijking tot generatoren met twee drie of zelfs vier grotere propellervormige schoepen. Verder kan het huis 1, 20 optimaal worden gevormd voor het geleiden van wind langs de schoepen 2. Hiertoe kunnen desgewenst ook andere windschermen en windgeleiders worden 20 toegepast dan zoals getoond.

In plaats van de armen 5 voor het monteren van de spoelen 4, voorziet de uitvinding in een verdere uitvoeringsvorm daarvan daarin, dat de spoelen 4 op bijvoorbeeld een schijfvormig lichaam 25, bijvoorbeeld een schijfvormige plaat of een ring worden gemonteerd, zoals 25 schematisch weergegeven in figuur 5, dat een soortgelijk doorsnedeaanzicht is als figuur 2.

In figuur 5 zijn voorts de magneten 3 zodanig langs en vanaf de binnenomtrek van het huis 1 zich in radiale richting daarin uitstrekkend opgesteld, dat de spoelen 4, in 1angsrichting van de as 6 30 gezien, tegenover de magneten 3 zijn gelegen. De magneten 3 kunnen zich daarbij aan weerszijden van het schijfvormige lichaam 25 uitstrekken, f|02797 0- » 1-----' - -ΜΙ—-[Μ II - II ΓΊ------------“ 16 zodat de spoelen 4 tussen tegenovergelegen magneten 3 bewegen.

De spoelen 4, in de uitvoeringsvorm zoals getoond in figuur 5, strekken zich daarbij eveneens aan de beide zijden van het schijfvormige lichaam 25 uit en kunnen samen één enkele spoel vormen of 5 de spoelen aan bijvoorbeeld de ene zijde van het schijfvormige lichaam 25 kunnen een eerste opwekkingseenheid vormen en de spoelen aan de andere zijde van het schijfvormige lichaam 25 kunnen een verdere elektrische opwekkingseenheid vormen. Uiteraard kan in de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 het schijfvormige lichaam 25 weer worden vervangen door armen 5 10 zoals bijvoorbeeld getoond in figuur 2. De opstelling van de magneten 3 zoals getoond in figuur 5, met de daartussen bewegende spoelen 4, is gebleken een bijzonder gunstig elektrisch rendement op te leveren.

Begrepen zal worden dat de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 ook kan worden toegepast in combinatie met een cilindervormig huis zoals 15 in het voorgaande besproken aan de hand van de figuren 3 en 4.

Het huis 1, 20 kan bijvoorbeeld ook vacuüm worden gemaakt» om de luchtweerstand binnen het huis te reduceren.

De omvang van de uitvinding is gedefinieerd in de bijgaande conclusies welke worden geacht verdere» binnen het bereik van een 20 deskundige liggende aanvullingen en veranderingen van de windgenerator zoals getoond in de figuren en bovenomschreven te omvatten.

:^)027070=

Claims

1. Door windkracht aan te drijven generator voor het opwekken van elektrische energie, omvattende een rond een as draaibaar opgesteld 5 huis, een stel buiten het huis uitstekende schoepen voor het vangen van wind, en ten minste één in het huis opgenomen opwekkingseenheid voor het opwekken van elektrische energie, die is voorzien van een samenstel magneten en een samenstel spoelen, waarbij de spoelen in radiale richting op afstand van de as hieraan 2ijn bevestigd en de magneten van de 10 opwekkingseenheid in een, in wezen gesloten ring zijn aangebracht tegen het huis.

2. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aantal magneten van een opwekkingseenheid groter is dan het aantal spoelen dat samenwerkt met de 15 magneten van de opwekkingseenheid.

3. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een tweede opwekkingseenheid voor het opwekken van elektrische energie is opgenomen in het huis, waarbij de tweede opwekkingseenheid is voorzien van een 20 tweede samenstel magneten en een tweede samenstel spoelen, de magneten van de tweede opwekkingseenheid in radiale richting op afstand van het huis hieraan zijn bevestigd en de spoelen van de tweede opwekkingseenheid in radiale richting op een afstand tussen de magneten van de tweede opwekkingseenheid en de as daarin zijn bevestigd.

4. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat het huis bol vormig is en de magneten van de opwekkingseenheid zijn aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van een vlak loodrecht op de as.

5. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens 30 conclusie 4, met het kenmerk, dat de magneten van de opwekkingseenheid 1027970- zijn aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van het vlak loodrecht op de as, dat de grootste omtrek heeft.

6. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de schoepen sikkelvormig zijn 5 uitgevoerd en langs een meridiaanlijn op het buitenoppervlak van het bolvormige huis hieraan zijn verbonden.

7. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de hoek tussen de schoepen en het buitenoppervlak van het bolvormige huis bij de verbinding tussen de 10 schoepen en het huis kleiner is dan 90 graden.

8. Generator volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het huis cilindervormig is.

9. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat ten minste twee opwekkingseenheden 15 voor het opwekken van elektrische energie in het huis zijn opgenomen, waarbij elke opwekkingseenheid is voorzien van een samenstel magneten en een samenstel spoelen dat samenwerkt met het samenstel magneten van de opwekkingseenheid, waarbij de magneten van een samenstel magneten van een opwekkingseenheid zijn aangebracht tegen het deel van het huis langs de 20 rand van een vlak loodrecht op de as op afstand van het samenstel magneten van een verdere opwekkingseenheid, dat is aangebracht tegen het deel van het huis langs de rand van een verder vlak loodrecht op de as op afstand van het eerste vlak, en de spoelen van een opwekkingseenheid in radiale richting op afstand van de as hieraan zijn bevestigd as in een 25 positie tegenover het samenstel magneten van de betreffende opwekkingseenheid.

10. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de schoepen strookvormig zijn uitgevoerd en evenwijdig aan de as zijn verbonden aan het buitenoppervlak 30 van het huis. ’ί 027970-

11. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat met de as verbonden windgeleiders zijn opgesteld naast de baan van de aan het huis bevestigde schoepen.

12. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk, dat buiten de baan van de schoepen langs een deel van de baan een met de as verbonden windscherm is opgesteld om de schoepen in het deel van de baan uit de wind te houden.

13. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens 10 conclusie 12, met het kenmerk, dat het windscherm deel uit maakt van een met de as verbonden behuizing, waarin het huis met de aan het huis bevestigde schoepen is opgenomen, waarbij de behuizing is voorzien van een windvangopening en de schoepen worden aangedreven door de wind die vanuit de windvangopening wordt ingevoerd in de behuizing.

14. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de doorsnede van de windvangopening groter is dan de doorsnede van de baan van de schoepen en achter de windvangopening windstroomgeleiders zijn opgesteld om de ingevangen wind te richten op de schoepen.

15. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens conclusies 13 of 14, met het kenmerk, dat de behuizing is voorzien van middelen om de behuizing met de rotor en de aan de rotor bevestigde schoepen zodanig in een schuin dakvlak te plaatsen dat de windvangopening uitsteekt buiten het dakvlak.

16. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de conclusies 8 - 15, met het kenmerk, dat de as horizontaal is opgesteld.

17. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het huis is 30 gevormd uit een harde kunststof. 1027970“ ---- ---

18. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de schoepen zijn gevormd uit een zachte plastic.

19. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens 5 een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de magneten zijn gevormd uit een gesinterd materiaal, dat samarium en kobalt bevat.

20. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de spoelen door middel van een wissel richter zijn gekoppeld.

21. Generator voor het opwekken van elektrische energie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de wissel richter is voorzien van koppelmiddelen voor koppeling aan het elektriciteitsnet. •1 §27970-