PL223126B1 - Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych - Google Patents
Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowychInfo
- Publication number
- PL223126B1 PL223126B1 PL402574A PL40257413A PL223126B1 PL 223126 B1 PL223126 B1 PL 223126B1 PL 402574 A PL402574 A PL 402574A PL 40257413 A PL40257413 A PL 40257413A PL 223126 B1 PL223126 B1 PL 223126B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- rotor
- disc
- housing
- armature
- turbogenerator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
Opis wynalazku
Dziedzina techniki. Przedmiotem wynalazku jest turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych.
Stan techniki. Bezłopatkowa turbina adhezyjna została wynaleziona przez Nikolę Teslę. W stosowanych dotychczas rozwiązaniach energia mechaniczna produkowana przez turbinę była odbierana przez wyprowadzony na zewnątrz obudowy urządzenia wał, który po sprzęgnięciu napędzał odbiornik energii, zazwyczaj w postaci oddzielnego generatora elektrycznego. Rozwiązanie to jest kłopotliwe w montażu, ze względu na konieczność precyzyjnego osiowania wału turbiny z wałem generatora przed sprzęgnięciem - niezbędnego ze względu na wysokie prędkości obrotowe, przy których najczęściej pracuje turbina adhezyjna. Ponadto stosowanie oddzielnej turbiny oraz generatora zwiększa gabaryty oraz koszty turbozespołu.
Z opisu patentowego US 4 555 637 znany jest generator pokazany na rys. 1, zawierający silnik elektryczny, na którego wale osadzona jest turbina gazowa 54, a generator i turbina umieszczone są w osi przewodu rurowego 42. W przedniej części przewodu rurowego 42 umieszczony jest stożek 46, a w tylnej części dusza w kształcie stożka. Przepływający przez przewód 42 czynnik roboczy w postaci gazowej o dużej prędkości przepływu na skutek opływu stożka 46, zostaje skierowany na turbinę 54 i następnie wypływa dyfuzorem wylotowym.
Natomiast z opisu patentowego PL 119 775 (U1) znany jest generator przeciwbieżny prądu zmiennego pokazany na rys. 2. Układ koncentryczny dwóch wirników 1 i 2 jest zamocowany pomiędzy stojanem zewnętrznym 4 w generatorze. Wirniki są napędzane każdy oddzielnie i obracają się w przeciwną stronę powodując wirowanie wytworzonego pola magnetycznego. Wirnik 1 napędzany jest poprzez pierwsza turbinę wiatrową ze śmigłem 2 umieszczoną na wale generatora. Wirnik 5 zamocowany jest łącznie z tuleją 6 napędzaną przekładnią mechaniczną energią z drugiej strony turbiny wiatrowej ze śmigłem 3. W generatorze przeciwbieżnym ruch wirników 1 i 5 powoduje zsumowanie szybkości obrotów, co skutkuje dwukrotnie szybszym wzbudzaniem prądu i pozyskiwaniem większego prądu zmiennego. Podwójna siła obrotów wynika z przeciwbieżności ruchu wirników 1 i 5 oraz wirującego pola magnetycznego.
W obu przestawionych rozwiązaniach konstrukcyjnych generator i turbina napędowa osadzone są na wspólnym wale, ale nie są umieszczone w jednej obudowie.
Z kolei z opisu patentowego PL 202 556 (B1) znane jest urządzenie i układ do wytwarzania energii elektrycznej z przepływającego czynnika przykładowo wody, zawierającego pewną ilość zespołów turbina-generator, które są umieszczone jeden nad drugim i/lub obok siebie oraz są połączone, tworząc jeden lub szereg modułów, przy czym generatory są ukształtowane, jako generatory synchroniczne, które jako układ wzbudzenia posiadają bieguny magnesów trwałych.
W przedstawionym urządzeniu do wytwarzania energii elektrycznej według wynalazku tarcza turbiny nie jest jednocześnie tarczą generatora elektrycznego i turbiny.
Istota wynalazku. Wirnik turbogeneratora składa się z jednej lub wielu tarcz wirnikowych zamocowanych do piasty wału lub bezpośrednio na wale, przy czym wał osadzony jest w łożyskach, umieszczonych w otworach wewnątrz pokryw obudowy, a magnesy trwałe lub elektromagnesy umieszczone są w otworach wykonanych w tarczy lub tarczach wirnikowych, przy czym bieguny N i S sąsiadujących magnesów trwałych występują naprzemiennie. Również w otworach w tarczy lub tarczach wirnikowych umieszczony jest pierścień lub pierścienie wykonane z materiału ferromagnetycznego, zamykające obwód strumienia magnetycznego. Z kolei rdzenie twornika wraz z uzwojeniami zamocowane są do tarczy twornika i do pokrywy w obudowie od strony tarczy twornika.
Wlot czynnika roboczego w postaci gazu lub cieczy następuje poprzez dysze umieszczone na obwodzie obudowy, przy czym czynnik przepływa spiralnie przez szczeliny, a wylot czynnika zrealizowany jest przez otwory w pokrywach obudowy, zlokalizowane w pobliżu osi turbogeneratora. Ponadto szczeliny umiejscowione są pomiędzy tarczą wirnikową i tarczą twornika oraz pomiędzy tarczą wirnikową a pokrywą obudowy. Kolejno rdzenie tworników z uzwojeniami mogą być umieszczone w różnych miejscach na obwodzie koła lub kół na tarczy lub tarczach twornika, a magnesy trwałe lub elektromagnesy, w różnych miejscach na obwodzie koła lub kół na tarczy lub tarczach wirnikowych.
Zaletą turbogeneratora według wynalazku jest to, że tarcza wirnika jest jednocześnie tarczą generatora elektrycznego i turbiny, co wydatnie zmniejsza gabaryty turbogeneratora oraz koszty wykonania i eksploatacji.
PL 223 126 B1
Ponadto zaletą turbogeneratora jest to, że czynnik roboczy w postaci gazu lub cieczy przepływa spiralnie w szczelinie dzięki siłom adhezji i zjawiskom występującym w warstwie przyściennej, oddaje energię, napędzając tarczę wirnikową a jednocześnie może być czynnikiem chłodzącym generator.
Również zaletą turbogeneratora jest to, że rdzenie tworników z uzwojeniami mogą być umieszczone, w różnych miejscach na obwodzie koła lub kół na tarczy twornika, a magnesy trwałe lub elektromagnesy, w różnych miejscach na obwodzie koła lub kół tarczy wirnikowej.
Objaśnienie figur na rysunku. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy turbogeneratora tarczowego, fig. 2 rozmieszczenie magnesów w tarczy wirnikowej turbogeneratora tarczowego, fig. 3 przekrój A-A na fig. 2, fig. 4 rozmieszczenie rdzeni twornika z uzwojeniami w tarczy twornika turbogeneratora tarczowego, a na fig. 5 obwód magnetyczny w turbogeneratorze tarczowym.
Przykład wykonania wynalazku. Turbogenerator tarczowy według wynalazku stanowi konstrukcję, w której turbina adhezyjna (tzw. turbina Tesli) połączona jest z generatorem elektrycznym typu tarczowego, przy czym elementy magnetyczne w postaci magnesów stałych lub elektromagnesów umieszczone są w wirniku tarczowym turbiny, a elementy twornika powiązane są z nieruchomą obudową. Wirnik tarczowy turbiny oraz elementy twornika i obudowy osadzone są na wspólnym wale w jednej obudowie.
Wirnik turbogeneratora pokazany na fig. 1 składa się przykładowo z jednej tarczy wirnikowej 1 zamocowanej do piasty 9 wału 10, przy czym wał 10 osadzony jest w łożyskach 18 umieszczonych w otworach wewnątrz pokrywy 11 i 12 obudowy 7. Przykładowo na fig. 2 pokazano, że magnesy trwałe 2 umieszczone są w otworach 13 wykonanych na obwodzie koła w tarczy wirnikowej 1, przy czym bieguny N i S sąsiadujących magnesów trwałych 2 występują naprzemiennie. Z kolei na fig. 5 pokazano, że w otworze 14, w tarczy wirnikowej 1 umieszczony jest pierścień 5 wykonany z materiału ferromagnetycznego, który zamyka obwód strumienia magnetycznego. Kolejno na fig. 4 pokazano rdzenie twornika 3 wraz z uzwojeniami 8 zamocowane są do tarczy twornika 4 i do pokrywy 12 obudowy 7. Przy czym rdzenie twornika 3 umieszczone są na obwodzie koła w tarczy twornika 4.
Wlot czynnika roboczego w postaci gazu lub cieczy następuje poprzez dysze 16 umieszczone na obwodzie w obudowie 7, przy czym czynnik przepływa spiralnie przez szczeliny 6 umiejscowione pomiędzy tarczą wirnikową 1 i tarczą twornika 4 oraz pomiędzy tarczą wirnikową 1 a pokrywą 11 obudowy 7. Czynnik roboczy przepływając spiralnie w szczelinach 6 dzięki siłom adhezji i zjawiskom występującym w warstwie przyściennej, oddaje energię, napędzając obracającą się tarczę wirnikową 1. Z kolei wylot czynnika roboczego zrealizowany jest przez otwory 15 w pokrywie 11 i 12 obudowy 7, zlokalizowane w pobliżu osi turbogeneratora.
Podczas obrotu tarczy wirnikowej 1 z zamocowanymi względem tarczy twornika 4, powstaje zmienne pole magnetyczne w rezultacie czego w uzwojeniu generatora indukuje się siła elektromotoryczna.
Generator według wynalazku może być korzystnie zastosowany do wytwarzanie energii elektrycznej w elektrowniach małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych.
Claims (6)
1. Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych, znamienny tym, że wirnik turbogeneratora składa się z jednej lub wielu tarcz wirnikowych (1) zamocowanych do piasty (9) wału (10) lub bezpośrednio na wale, przy czym wał (10) osadzony jest w łożyskach (17), umieszczonych w otworach wewnątrz p okrywy (11) i (12) obudowy (7), a magnesy trwałe lub elektromagnesy (2) umieszczone są w otworach (13) wykonanych w tarczy lub tarczach wirnikowych (1), przy czym bieguny N i S sąsiadujących magnesów trwałych (2) występują naprzemiennie, z kolei rdzenie twornika (3) wraz z uzwojeniami (8) zamocowane są do tarczy twornika (4) i do pokrywy (12) obudowy (7), ponadto w tarczy lub tarczach wirnikowych (1), umieszczony jest pierścień lub pierścienie (5) z materiału ferromagnetycznego, zamykające obwód strumienia magnetycznego, kolejno wlot czynnika roboczego w postaci gazu lub cieczy następuje poprzez dysze (16) umieszczone na obwodzie obudowy (7), przy czym czynnik przepływa spiralnie przez szczeliny (6), z kolei wylot czynnika zrealizowany jest przez otwory (15) w pokrywie (11) i (12) obudowy (7).
PL 223 126 B1
2. Turbogenerator według zastrz. 1, znamienny tym, że szczeliny (6) umiejscowione są pomiędzy tarczą wirnikową (1) i tarczą twornika (4) oraz pomiędzy tarcza wirnikową a pokrywą (11) obudowy (7).
3. Turbogenerator według zastrz. 1, znamienny tym, że magnesy trwałe lub elektromagnesy (2) oraz pierścień lub pierścienie (5), umieszczone są kolejno w otworach (13) i (14) wykonanych na obwodzie koła lub kół w tarczy lub tarczach wirnikowych (1).
4. Turbogenerator według zastrz. 1, znamienny tym, że rdzenie twornika (3) umieszczone są na obwodzie koła lub kół w tarczy lub tarczach twornika (4).
5. Turbogenerator według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcze twornika (4) z zamocowanymi rdzeniami twornika (3) i uzwojeniami (8) są nieruchome względem tarcz wirnikowych (1) z zamocowanymi magnesami trwałymi lub elektromagnesami (2).
6. Turbogenerator według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory (15) w pokrywie (11) i (12) obudowy (7), zlokalizowane są w pobliżu osi turbogeneratora.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL402574A PL223126B1 (pl) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL402574A PL223126B1 (pl) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL402574A1 PL402574A1 (pl) | 2014-08-04 |
PL223126B1 true PL223126B1 (pl) | 2016-10-31 |
Family
ID=51257068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL402574A PL223126B1 (pl) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL223126B1 (pl) |
-
2013
- 2013-01-28 PL PL402574A patent/PL223126B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL402574A1 (pl) | 2014-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1756052B (zh) | 带有双边定子的电机 | |
CN102013745B (zh) | 风力发电系统 | |
US7385303B2 (en) | Integrated fluid power conversion system | |
US4367413A (en) | Combined turbine and generator | |
KR100947352B1 (ko) | 발전기 | |
EP2133982A2 (en) | An electrical machine with integrated magnetic gears | |
WO2007086814A1 (fr) | Machine électrique pour installations électriques à écoulement de fluide via un tuyau | |
US9077212B2 (en) | Method and apparatus for rotor cooling in an electromechanical machine | |
US20110049902A1 (en) | Air cooled brushless wind alternator | |
US11837918B2 (en) | Magnets in electrical machines | |
US20220021275A1 (en) | Cooling of electrical machines | |
KR20140007046A (ko) | 판상 구조를 갖는 발전기 | |
US11289976B2 (en) | Stator structure | |
RU2383779C2 (ru) | Статор ветроэлектроагрегата | |
US11661858B2 (en) | Turbine generator | |
PL223126B1 (pl) | Turbogenerator tarczowy z elementami magnetycznymi w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych | |
RU2366829C1 (ru) | Двухроторный ветрогенератор | |
PL223125B1 (pl) | Turbogenerator tarczowy z uzwojeniem twornika w wirniku, zwłaszcza do elektrowni małej mocy, w tym wodnych i wiatrowych | |
JP6120228B2 (ja) | 風力発電機の空冷 | |
JP2017163813A (ja) | インナーロータ型ディスク発電機 | |
JP2003193952A (ja) | 発電機一体形水車 | |
CN102237768A (zh) | 发电机 | |
PL231166B1 (pl) | Bezłopatkowy zespół sprężarkowy z elementami magnetycznymi w wirniku | |
JP2015094241A (ja) | 水力発電装置 | |
JP2003333815A (ja) | 低速回転でも発電量の多い多極同期発電機 |