PL229549B1 - Generator synchroniczny, wielosegmentowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest generator synchroniczny, wielosegmentowy, zwłaszcza do turbiny wiatrowej.

Znany jest opisu patentowego numer US2008231132 generator wielotarczowy, którego wirniki i stojany są usytuowane na przemian w kierunku wzdłużnym w stosunku do wału generatora. W tarczach wirników osadzonych na wale są przymocowane magnesy trwałe. Tarcze stojana, zamocowane do obudowy zaopatrzone są w cewki rozmieszczone naprzeciwko magnesów trwałych.

Znany jest także ze zgłoszenia wynalazku nr EP2894771 silnik z magnesami trwałymi posiada obudowę w postaci płyt o kształcie czworokąta. Pomiędzy tymi płytami są segmenty stojana, połączone za pomocą śrub, przymocowanych do zewnętrznych płyt. Pomiędzy segmentami są zespoły wirników z magnesami trwałymi umieszczonymi wewnątrz tarcz wirnika.

Zgodnie z wynalazkiem generator posiada obudowę w postaci konstrukcji szkieletowej wyposażonej we wsporniki o podstawie wielokąta foremnego, wykonanej korzystnie z kształtowników zamkniętych. Obudowa jest połączona mocowaną obejmą. Pierwsze tarcze wirnika umieszczone na zewnątrz mają nałożone magnesy trwałe ułożone po jednej stronie, a drugie tarcze wirnika, umieszczone pomiędzy pierwszymi segmentami stojana, mają magnesy trwałe umieszczone na obwodzie po obu stronach. Pierwsze segmenty stojana są umiejscowione za pomocą nakrętek.

W wariantowym rozwiązaniu pierwsze tarcze wirnika i drugie tarcze wirnika mają co najmniej dwa kołowe pierścienie magnesów trwałych. Z pierwszymi i drugimi tarczami posiadającymi co najmniej dwa kołowe pierścienie magnesów trwałych współpracują drugie segmenty stojana, które mają co najmniej dwa kołowe pierścienie uzwojeń fazowych, rozmieszczone na tej samej średnicy co magnesy trwałe na pierwszych i drugich tarczach wirnika. Liczba uzwojeń w każdym kołowym pierścieniu uzwojeń drugich segmentów jest podzielna przez trzy. Drugie segmenty stojana są ustabilizowane na drugim wale głównym za pośrednictwem trzecich łożysk i są umiejscowione na gwintowanych trzpieniach za pomocą nakrętek.

Korzystnie każdy kołowy pierścień uzwojeń fazowych drugich segmentów stojana ma odrębne wyjścia prądowe.

Korzystnie pierwsze trójfazowe wyjścia uzwojeń pierwszego kołowego pierścienia wszystkich drugich segmentów stojana są połączone wzajemnie w układzie szeregowym i/lub równoległym. Odpowiednio drugie i kolejne wyjścia drugich i kolejnych kołowych pierścieni uzwojeń fazowych drugich segmentów są połączone wzajemnie w układzie szeregowym i/lub równoległym. Wyjścia fazowe każdego kolejnego, kołowego pierścienia uzwojeń drugiego segmentu stojana stanowią odrębny obwód zasilający.

Korzystnie tarcze wirnika i segmenty stojana są wykonane z materiałów kompozytowych.

Umieszczenie tarcz wirnika i segmentów stojana w obudowie szkieletowej zdecydowanie polepsza warunki pracy generatora, ponieważ do segmentów stojana ma dostęp ze wszystkich stron chłodzące powietrze. W czasie pracy generatora nie następuje przegrzanie uzwojenia stojana. Ponadto konstrukcja umożliwia łatwy demontaż części generatora w przypadku uszkodzenia segmentu lub tarczy wirnika.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój osiowy generatora, Fig. 2 - przekrój poprzeczny generatora z częściowym wyrwaniem, Fig. 3 - półprzekrój i półwidok obudowy szkieletowej, Fig. 4 - szczegół, w powiększonej skali, przekroju końcówki wspornika z fragmentem obejmy, Fig. 5 - przekrój osiowy generatora z segmentami o dwóch okręgach uzwojeń, a Fig. 6 - przekrój poprzeczny generatora bez szkieletu, z dwoma okręgami magnesów.

Obudowę generatora stanowi ażurowy szkielet 1, którego podstawę tworzy osiem ramion 2, wykonanych ze stalowych kształtowników zamkniętych, ułożonych promieniowo. Jeden koniec ramion 2 jest zespawany z obsadą 3 łożyska, natomiast drugi koniec ramion 2 jest zespawany z poprzeczkami 4 ułożonymi obwodowo i tworzącymi ośmiokąt. Ramiona 2 są wyposażone w stopy 5. W narożach podstawy przyspawane są, prostopadle do ramion 2 i poprzeczek 4, wsporniki 6, wykonane także z profili zamkniętych. Końcówki wsporników 6 mają na czołach nakładki 7 z gwintowanymi pierwszymi otworami 7a. W ramionach 2 są drugie otwory 8 rozmieszczone na obwodzie. W drugich otworach 8 są zamocowane gwintowane trzpienie 9, które są prostopadłe do ramion 2. W obsadzie 3 jest pierwsze łożysko 10 kulkowe zabezpieczone od spodu pokrywą 11. W pierwszym łożysku 10 jest obsadzony wał 12 główny generatora, który ma odcinkowo wieńce 13 wielowypustowe. Nad łożyskiem jest podkładka 14, na której oparta jest pierwsza tarcza 15 wirnika zaopatrzona na obwodzie w magnesy 16 trwałe,

PL 229 549 Β1 osadzona na wieńcu 13 wielowypustowym. Otwory 8 są rozstawione na większym okręgu niż średnica tarczy 15. Na pierwszej tarczy 15 jest tuleja 17 dystansowa, nasunięta na wał 12.

Nad pierwszą tarczą 15 wirnika jest pierwszy segment 18 stojana, wykonany z materiałów kompozytowych, w którym są zatopione izolowane uzwojenia 19 fazowe, rozmieszczone równomiernie na obwodzie, w ilości podzielnej przez trzy. Uzwojenia 19 są umieszczone na średnicy odpowiadającej średnicy osadzenia magnesów 16 trwałych na pierwszej tarczy 15 wirnika. W pierwszym segmencie 18 stojana są trzecie otwory 20, których rozstawienie odpowiada rozstawieniu drugich otworów 8 i trzpieni 9. Pierwszy segment 18 stojana jest nałożony na gwintowane trzpienie 9 i umiejscowiony dwustronnie nakrętkami 21. Nad pierwszym segmentem 18 jest nasadzona, na wieniec 13 wielowypustu wału 12, druga tarcza 22 wirnika, oparta na tulei 17 dystansowej za pośrednictwem podkładki 14. Druga tarcza 22 wirnika jest zaopatrzona w magnesy 16 trwałe z dwóch stron. Na drugą tarczę 22 wirnika jest nałożona kolejna podkładka 14, która dociśnięta jest drugą tuleją 23 dystansową. Nad drugą tarczą 22 wirnikową jest osadzony, na trzpieniach 9 kolejny pierwszy segment 18 stojana, umiejscowiony dwustronnie nakrętkami 21. Na nakładki 7 na czołach wsporników 6 jest nałożona obejma 24, o konstrukcji zbliżonej do konstrukcji podstawy szkieletu 1, z ramionami 2 poprzeczkami 4. W narożach obejmy 24 są czwarte otwory 25, poprzez które jest ona przykręcona do nakładek 7 wsporników 6, śrubami 26. Także na ramionach 2 obejmy 24 są drugie otwory 8, w których umieszczone są końcówki gwintowanych trzpieni 9 przymocowane dwustronnie nakrętkami 21. W drugiej obsadzie 28 obejmy 24 jest drugie łożysko 29 wału 12. Korzystnie tarcze 15 i 22 wirnika są wykonane z materiałów kompozytowych.

Według wariantowego rozwiązania. Pierwsza tarcza 15 wirnika umieszczona przy podstawie szkieletu 1 posiada magnesy 16 trwałe, rozmieszczone na co najmniej dwóch kołowych pierścieniach 31 i 32, zaś drugie tarcze 22 wirnika, osadzone wewnątrz obudowy, mają magnesy 16 trwałe zamocowane dwustronnie, także na dwóch kołowych pierścieniach 31 i 32. Drugi segment 34 stojana ma uzwojenia 19 fazowe umieszczone w dwóch kołowych pierścieniach 35 i 36, rozstawionych według kołowych pierścieni 31 i 32 magnesów 16 trwałych na tarczach 15 i 22 wirnika z dwoma okręgami magnesów 16 trwałych. Liczba uzwojeń 19 w kołowych pierścieniach 35 i 36 jest podzielna przez trzy. Drugie segmenty 34 stojana są ułożyskowane na drugim wale 37, który ma wielowypusty na całej długości pomiędzy łożyskami 10 i 29, na którym to drugim wale 37 są umocowane gniazda 38 trzecich łożysk 39. Obrzeże centralnego otworu 40 drugich segmentów 34 stojana pod trzecie łożyska 39, jest wzmocnione metalową wkładką 41. Drugie segmenty 34, mające także trzecie otwory 20, są nałożone na gwintowane trzpienie 9 i umiejscowione dwustronnie nakrętkami 21. Na drugim wale 37 wielowypustowym pomiędzy segmentami 34 stojana a tarczami 30 i 33 wirnika są tuleje dystansowe 42. Pierwsze trójfazowe wyjścia 43 uzwojeń 19 z pierwszego kołowego pierścienia 35 poszczególnych segmentów 34 stojana są połączone wzajemnie szeregowo lub równolegle. Natomiast drugie trójfazowe wyjścia 44 uzwojeń 19 w drugim kołowym pierścieniu 36 w poszczególnych segmentach 34 stojana są połączone wzajemnie szeregowo lub równolegle.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Generator synchroniczny, wielosegmentowy, posiadający wiele tarcz wirnikowych z magnesami trwałymi rozmieszczonymi na okręgu, osadzonych na wale głównym i wiele segmentów stojana z uzwojeniem fazowym osadzonych na gwintowanych trzpieniach i umieszczonych pomiędzy tarczami wirnikowymi, znamienny tym, że posiada obudowę w postaci szkieletu (1), wyposażoną w wsporniki (6), której podstawa w kształcie wielokąta foremnego wykonana jest korzystnie z kształtowników zamkniętych jest połączona z rozłącznie mocowaną obejmą (24), przy czym pierwsze tarcze (15) wirnika umieszczone na zewnątrz mają nałożone magnesy (16) trwałe ułożone po jednej stronie, a drugie tarcze (22), umieszczone pomiędzy pierwszymi segmentami (18) stojana, mają magnesy (16) trwałe umieszczone na obwodzie po obu stronach, a poza tym pierwsze segmenty (18) stojana są umiejscowione za pomocą nakrętek (21).
2. 2. Generator synchroniczny, wielosegmentowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze tarcze (15) wirnika i drugie tarcze (22) wirnika mają co najmniej dwa kołowe pierścienie (31) i (32) magnesów (16) trwałych.

   PL 229 549 Β1
3. 3. Generator synchroniczny wielosegmentowy według zastrz. 2, znamienny tym, że z tarczami (15) i (22) posiadającymi co najmniej dwa kołowe pierścienie (31) i (32) magnesów (16) trwałych współpracują drugie segmenty (34) stojana, które mają co najmniej dwa kołowe pierścienie (35) i (36) uzwojeń (19) fazowych, rozmieszczone na tej samej średnicy co magnesy (16) trwałe na tarczach (15) i (22) wirnika, przy czym liczba uzwojeń w każdym kołowym pierścieniu (35) i (36) uzwojeń jest podzielna przez trzy, a dodatkowo drugie segmenty (34) stojana są ustabilizowane na drugim wale (37) głównym za pośrednictwem trzecich łożysk (39).
4. 4. Generator synchroniczny wielosegmentowy według zastrz. 4, znamienny tym, że każdy kołowy pierścień (36) i (37) uzwojeń (19) fazowych drugich segmentów (34) ma odrębne pierwsze i drugie wyjścia (43) i (44) prądowe.
5. 5. Generator synchroniczny wielosegmentowy według zastrz. 4, znamienny tym, że pierwsze trójfazowe wyjścia (43) uzwojeń pierwszego kołowego pierścienia (35) wszystkich drugich segmentów (34) stojana są połączone wzajemnie w układzie szeregowym i/lub równoległym, i analogicznie drugie wyjścia (44) uzwojeń fazowych drugich kołowych pierścieni (36) wszystkich drugich segmentów (34) stojana, są połączone wzajemnie w układzie szeregowym i/lub równoległym.
6. 6. Generator synchroniczny wielosegmentowy według zastrz. 4, znamienny tym, że pierwsze i drugie wyjścia (43) i (44) fazowe każdego kolejnego kołowego pierścienia (36) uzwojeń (19) drugiego segmentu (34) stojana stanowią odrębny obwód zasilający.
7. 7. Generator synchroniczny wielosegmentowy według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że drugie segmenty (34) stojana są umiejscowione na gwintowanych trzpieniach (9) za pomocą nakrętek (21).
8. 8. Generator synchroniczny wielosegmentowy według zastrz. 4, znamienny tym, że tarcze (15), (22), wirnika i segmenty (18) i (34) stojana są wykonane z materiałów kompozytowych.