PL211656B1 - Prądotwórczy agregat wiatrowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest prądotwórczy agregat wiatrowy składający się z silnika wiatrowego o osi pionowej i generatora synchronicznego.

Znane są prądotwórcze agregaty wiatrowe o osi pionowej składające się z silnika wiatrowego walcowego Savonius a o osi obrotu poprzecznej względem kierunku wiatru (tzn. osi pionowej) i prądnicy elektrycznej sprzęgniętej mechanicznie z silnikiem wiatrowym zwykle poprzez przekładnię podwyższającą prędkość obrotową.

W elektrowniach tych cał a masa wirują ca agregatu prą dotwórczego spoczywa na pionowym, łożysku co powoduje, że siły tarcia są znaczne i agregat prądotwórczy nie obraca się przy małej prędkości wiatru.

Prądotwórczy agregat wiatrowy składający się z silnika wiatrowego o osi pionowej i generatora synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi przy czym generator synchroniczny może mieć kształt tarczowy lub walcowy, a wirnik z naklejonymi magnesami trwałymi w generatorze walcowym może być wewnętrzny lub zewnętrzny wg wynalazku, charakteryzuje się tym, że twornik generatora synchronicznego walcowego jest przesunięty osiowo w górę o odcinek „d w stosunku do wirnika, a w generatorze tarczowym wirnik jest umieszczony pod twornikiem. W prądotwórczym agregacie wiatrowym o konstrukcji scalonej generatora synchronicznego z silnikiem wiatrowym, magnesy trwałe wirnika generatora synchronicznego są zamontowane bezpośrednio na jednej z tarcz poziomych bądź na tulei obrotowej silnika wiatrowego. W prądotwórczym agregacie wiatrowym, w przypadku generatora synchronicznego o konstrukcji rozdzielonej od silnika wiatrowego, wirnik z magnesami trwałymi jest sztywno połączony elementami konstrukcyjnymi z tuleją obrotową silnika wiatrowego

Przedmiot wynalazku pokazany jest na rysunkach fig. 1 do fig. 5. Na rysunku fig. 1 jest przedstawiony prądotwórczy agregat wiatrowy składający się z silnika wiatrowego (1) o osi pionowej typu Savonius a i generatora synchronicznego (2), zabudowanego pod silnikiem wiatrowym. Na rysunkach fig. 2 jest przedstawiony przekrój poprzeczny agregatu prądotwórczego z generatorem (2) walcowym zewnętrznym, w którym magnesy trwałe mocowane są do zewnętrznej tulei (8) bezpośrednio połączonej z silnikiem wiatrowym (1), a na rysunku fig. 3 jest przedstawiony także generator (2) walcowy z wewnę trznym wirnikiem przy czym magnesy trwał e (3) są przymocowane bezpoś rednio na tulei obrotowej (5) silnika wiatrowego (1). Cechą charakterystyczną konstrukcji prądnic (2) walcowych jest osiowe przesuniecie w górę twornika (4) o odcinek „d w stosunku do magnesów trwałych wirnika (3).

Na rysunkach fig. 4, 5 i 6 są przedstawione prądotwórcze agregaty wiatrowe z prądnicami synchronicznymi (2) w rozwiązaniu tarczowym. Cechą charakterystyczną tych konstrukcji jest umieszczenie wirnika z magnesami trwałymi (3) pod twornikiem (4). Na rysunku fig. 4 prądnica synchroniczna (2) ma budowę autonomiczną, umieszczona jest pod silnikiem wiatrowym (1). Na rysunku fig. 5 prądnica synchroniczna jest umieszczona w dolnej części lecz wewnątrz silnika wiatrowego (1), a na rysunku fig. 6 prądnica wiatrowa (2) jest umieszczona nad silnikiem wiatrowym (1).

Wszystkie te konstrukcje prądotwórczych generatorów wiatrowych charakteryzują się tym, że są osadzone na nieruchomym trzpieniu (10), na którym jest ułożyskowana tuleja (5) obrotowa silnika wiatrowego (1), przy czym jedno łożysko (11) jest suwliwe w kierunku osiowym (pionowym), a drugie łożysko (12) ustalające tzn. ograniczające (blokujące) ruch osiowy twornika (4) generatora synchronicznego (2). Blokada ruchu osiowego w dół jest uzyskiwana poprzez powierzchnię oporową trzpienia (10) za łożyskiem ustalającym (12), a blokada ruchu w górę, musi być wprowadzona tylko w silnikach tarczowych (fig. 4, 5 i 6) i może być wykonana na przykład przy pomocy pierścienia sprężystego (13) osadzonego w wyciętym rowku na trzpieniu (10).

W generatorze (2) walcowym z wirnikiem zewnę trznym (fig. 2) magnesy trwał e (3) są przymocowane (np. przyklejone) do jarzma wirnika (8), które z jednej strony jest przymocowane na sztywno do tarczy (6) silnika wiatrowego (1), a z drugiej strony do tarczy łożyskowej (7) łożyska (12). Jarzmo twornika (4) jest osadzone na szkielecie (9) konstrukcyjnym przymocowanym do trzpienia (10). Przewody elektryczne z uzwojenia twornika są wyprowadzone przez kanał wydrążony w trzpieniu (10).

W generatorze (2) walcowym z wirnikiem wewnę trznym (fig. 3) magnesy trwał e (3) mogą być przyklejone bezpośrednio do tulei ( 5) wirującej silnika wiatrowego (1). W tym przypadku twornik (4) generatora (2) jest przymocowany do trzpienia (10) poprzez walcowy (9) i tarczowy (7) element konstrukcyjny.

W generatorze (2) tarczowym w rozwiązaniu jak na rysunkach fig. 4 i fig. 5 magnesy trwałe (3) są przyklejone do tarczy (8), która jest przymocowana przy pomocy tulei (7) jak na rysunku fig. 4, lub bezpoPL 211 656 B1 średnio jak na rysunku fig. 5 do tulei (5) wirującej silnika wiatrowego (1). W generatorze (2) tarczowym w rozwiązaniu jak na rysunku fig. 6 magnesy trwałe (3) są przymocowane bezpośrednio do tarczy (6) górnej silnika wiatrowego (1). Twornik (4) w generatorach tarczowych jest przymocowany do tarczy (9), która bezpośrednio (fig. 4 i fig. 6) lub poprzez tuleję (7) i tarczę dolną (6) (fig. 5) jest przymocowana do trzpienia ( 10).

Prądotwórczy agregat wiatrowy o osi pionowej wykonany według wynalazku charakteryzuje się małym momentem tarcia, a to oznacza, że zacznie się obracać przy małych prędkościach wiatru. Mały moment tarcia uzyskuje się dzięki temu, że generator (2) synchroniczny pełni równocześnie rolę „łożyska magnetycznego. Magnesy trwałe (3) umieszczone poniżej twornika (4) wzbudzają siłę naciągu magnetycznego osiowego skierowaną do góry, która kompensuje siłę grawitacyjną elementów wirujących prądotwórczego agregatu wiatrowego. Poprzez odpowiedni dobór przesunięcia „d w generatorach (2) walcowych (fig. 2 i fig. 3) względnie w generatorach (2) tarczowych (fig. 4, fig. 5 i fig. 6) poprzez ustawienie wielkości szczeliny powietrznej między magnesami trwałymi (3) i twornikiem (4) można całkowicie skompensować siłę grawitacyjną prądotwórczego agregatu wiatrowego.

Claims (3)

1. Prądotwórczy agregat wiatrowy składający się z silnika wiatrowego o osi pionowej i generatora synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi przy czym generator może mieć kształt tarczowy lub walcowy, a wirnik z przymocowanymi magnesami trwałymi w generatorze walcowym może być wewnętrzny lub zewnętrzny, znamienny tym, że twornik (4) generatora synchronicznego (2) walcowego jest osiowo przesunięty w górę o odcinek „d w stosunku do wirnika (3), a w generatorze tarczowym wirnik z magnesami (3) jest umieszczony pod twornikiem (4).

2. Prądotwórczy agregat wiatrowy według zastrzeżenia 1 przy konstrukcji scalonej generatora synchronicznego z silnikiem wiatrowym, znamienny tym, że magnesy trwałe wirnika (3) generatora synchronicznego (2) są zamocowane bezpośrednio na jednej z tarcz poziomych (8) bądź na tulei obrotowej (5) silnika wiatrowego (1).

3. Prądotwórczy agregat wiatrowy według zastrzeżenia 1 przy generatorze synchronicznym o konstrukcji wydzielonej od silnika wiatrowego, znamienny tym, że wirnik z magnesami trwałymi (3) jest sztywno połączony elementami konstrukcyjnymi z tuleją obrotową (5) silnika wiatrowego (1), natomiast twornik (4) jest połączony sztywno z nieruchomym trzpieniem (10) agregatu prądotwórczego.