RO131137B1 - Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor - Google Patents

Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor Download PDF

Info

Publication number
RO131137B1
RO131137B1 ROA201400839A RO201400839A RO131137B1 RO 131137 B1 RO131137 B1 RO 131137B1 RO A201400839 A ROA201400839 A RO A201400839A RO 201400839 A RO201400839 A RO 201400839A RO 131137 B1 RO131137 B1 RO 131137B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
generator
hybrid
coil
stator
wind
Prior art date
Application number
ROA201400839A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO131137A2 (en
Inventor
Tiberiu Tudorache
Mihail Predescu
Sergiu Nicolaie
Mihail Popescu
Original Assignee
Universitatea Politehnica Din Bucureşti
Aeolus Energy International S.R.L.
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Inginerie Electrică Icpe-Ca
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitatea Politehnica Din Bucureşti, Aeolus Energy International S.R.L., Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Inginerie Electrică Icpe-Ca filed Critical Universitatea Politehnica Din Bucureşti
Priority to ROA201400839A priority Critical patent/RO131137B1/en
Publication of RO131137A2 publication Critical patent/RO131137A2/en
Publication of RO131137B1 publication Critical patent/RO131137B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F03D1/025Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors coaxially arranged
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

Invenția se referă la un generator eolian hibrid cu magneți permanenți și flux magnetic radial, ce poate fi utilizat pentru a converti energia cinetică a vântului simultan în energie electrică și energie termică.The invention relates to a hybrid wind generator with permanent magnets and radial magnetic flux, which can be used to convert the kinetic energy of the wind simultaneously into electrical energy and thermal energy.

Se cunosc mai multe tipuri de generatoare eoliene însă acestea sunt utilizate uzual pentru conversia energiei eoliene doar în energie electrică. Un exemplu de astfel de generator eolian cu magneți permanenți interiori cu flux magnetic radial, utilizat pentru producerea energiei electrice este descris în lucrarea M. A. S. K. Khan, S. A. Saleh, M. A. Rahman: “Generation andHarmonics in Interior Permanent Magnet Wind Generator”, IEMDC '09 IEEE International Electric Machines and Drives Conference, 2009. Soluția descrisă în lucrare prezintă următoarele dezavantaje:Several types of wind generators are known, but they are usually used to convert wind energy into electricity only. An example of such an internal permanent magnet wind generator with radial magnetic flux used for electricity generation is described in M. A. S. K. Khan, S. A. Saleh, M. A. Rahman: “Generation and Harmonics in Interior Permanent Magnet Wind Generator”, IEMDC '09 IEEE International Electric Machines and Drives Conference, 2009. The solution described in the paper presents the following disadvantages:

- randament relativ modest datorat existenței pierderilor în fier (în miezul feromagnetic statoric), a pierderilor Joule din înfășurări, respectiv a pierderilor prin curenți turbionari în magneți;- relatively modest yield due to the existence of iron losses (in the stator ferromagnetic core), Joule losses from the windings, respectively eddy current losses in the magnets;

- gabarit relativ important;- relatively large gauge;

- produce doar electricitate, nu și energie termică.- produces only electricity, not thermal energy.

Din documentul JP 2011210656 A se cunoaște un dispozitiv hibrid utilizat pentru generarea, simultan sau indeepndent, de energie electrică și/sau apă caldă, care folosește un rotor interior de tip magnet permanent. Această soluție reprezintă o sursă de energie electrică și de furnizare a apei calde ce rezultă prin conversia eergiei cinetice din natură, cum ar fi forța vântului. Dispozitivul hibrid are în componență o turbină eoliană care are prevăzut un rotor cu magneți permaenți, în care este introdus un prim tronson stator prevăzut în interior cu o serpetină care produce apă încălzită, având o secțiune în care/din care este posibilă introducerea/scoaterea rotorului pe o lungime predeterminată. Prin serpentină circulă apă rece care se încălzește prin alternarea cîmpului magnetic generat de rotația rotorului, iar transferul de căldură se realizează prin efect Joule, astfel încât fluidul care circulă prin interiorul serpentinei o să fie încălzit și/sau în același timp în care rotorul și cel de-al doilea stator se întrepătrund și funcționează ca un generator de eergie electrică.From the document JP 2011210656 A a hybrid device used for the simultaneous or independent generation of electricity and/or hot water is known, which uses an inner rotor of permanent magnet type. This solution represents a source of electricity and hot water supply resulting from the conversion of kinetic energy from nature, such as wind power. The hybrid device comprises a wind turbine having a rotor with permanent magnets, in which a first stator section is inserted, provided inside with a coil that produces heated water, having a section in which/from which it is possible to insert/remove the rotor on a predetermined length. Cold water circulates through the coil, which is heated by the alternating magnetic field generated by the rotation of the rotor, and the heat transfer is carried out by the Joule effect, so that the fluid that circulates inside the coil will be heated and/or at the same time as the rotor and the of the second stator intertwine and work as an electric energy generator.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția, constă în creșterea randamentului conversiei energiei eoliene prin adoptarea unei soluții constructive de generator eolian hibrid compact capabil să producă simultan energie electrică și termică.The technical problem that the invention solves, consists in increasing the efficiency of wind energy conversion by adopting a constructive solution of a compact hybrid wind generator capable of simultaneously producing electricity and thermal energy.

O parte din energia termică produsă de generator se obține prin recuperarea unei părți importante a pierderilor de natură electromagnetică ale generatorului care sunt transformate în căldură. O altă parte a energiei termice furnizate de generatorul hibrid este obținută prin inducție electromagnetică.Part of the thermal energy produced by the generator is obtained by recovering an important part of the electromagnetic losses of the generator that are transformed into heat. Another part of the thermal energy provided by the hybrid generator is obtained by electromagnetic induction.

Invenția, prin soluția tehnică propusă, elimină dezavantajele soluției din lucrarea menționată mai sus prin aceea că generatorul eolian hibrid propus permite obținerea simultană de energie electrică și termică la un randament de conversie energetică superior, respectiv prin ocuparea unui volum mai redus de către echipament.The invention, through the proposed technical solution, eliminates the disadvantages of the solution from the work mentioned above in that the proposed hybrid wind generator allows the simultaneous obtaining of electrical and thermal energy at a higher energy conversion efficiency, respectively by occupying a smaller volume by the equipment.

Prin aplicarea invenției se obțin numeroase avantajele precum:By applying the invention, many advantages are obtained such as:

- energia eoliană este convertită simultan în energie electrică și termică cu ajutorul unui singur generator hibrid ce funcționează la un randament superior generatoarelor electrice clasice întrucât o mare parte a căldurii disipate în generator ca urmare a pierderilor diverse (pierderi în fier, pierderi Joule, pierderi prin curenți turbionari în magneți) este recuperată;- the wind energy is simultaneously converted into electrical and thermal energy with the help of a single hybrid generator that operates at a higher efficiency than classic electrical generators since a large part of the heat dissipated in the generator as a result of various losses (losses in iron, Joule losses, losses through eddy currents in the magnets) is recovered;

- volumul ocupat de generatorul hibrid este mai redus decât cel corespunzător generatoarelor electrice clasice (căldura datorată pierderilor este evacuată prin convecție forțată, prin urmare dimensionarea generatorului permite adoptarea unor densități mai mari de curent, cu o scădere a dimensiunilor de gabarit);- the volume occupied by the hybrid generator is smaller than that corresponding to the classic electric generators (the heat due to the losses is evacuated by forced convection, therefore the dimensioning of the generator allows the adoption of higher current densities, with a decrease in overall dimensions);

- generatorul hibrid poate fi utilizat ca sursă de energie electrică și termică pentru 1 diferite obiective rezidențiale sau industriale, fie în variantă independentă fie în combinație cu alte surse de energie (panouri fotovoltaice, panouri solare termice, pompe de căldură 3 etc.);- the hybrid generator can be used as a source of electrical and thermal energy for 1 different residential or industrial purposes, either independently or in combination with other energy sources (photovoltaic panels, thermal solar panels, heat pumps 3 etc.);

- generatorul hibrid prezintă o funcționare robustă la viteze mari ale vântului întrucât 5 frânarea turbinei eoliene se efectuează în mod natural datorită curenților induși în serpentina generatorului; 7- the hybrid generator presents a robust operation at high wind speeds because the braking of the wind turbine is carried out naturally due to the currents induced in the generator coil; 7

- comanda circuitului de răcire-încălzire este una simplă (senzor de temperatură montat la ieșirea circuitului termic + controler + pompă);9- the control of the cooling-heating circuit is simple (temperature sensor mounted at the output of the thermal circuit + controller + pump);9

- generatorul eolian hibrid furnizează energie electrică/termică ieftină.- the hybrid wind generator provides cheap electricity/thermal energy.

Se oferă în continuare un exemplu nelimitativ, în legătură cu fig. 1...6 care reprezintă:11A non-limiting example is further provided in connection with fig. 1...6 which represents:11

- fig. 1, principiul de conversie a energiei cinetice a vântului în energie electrică și energie termică folosind generatorul eolian hibrid;13- fig. 1, the principle of converting the kinetic energy of the wind into electrical energy and thermal energy using the hybrid wind generator;13

- fig. 2, părți componente ale generatorului eolian hibrid cu flux magnetic radial destinat producerii energiei electrice și termice în varianta fară multiplicator de turație;15- fig. 2, component parts of the hybrid wind generator with radial magnetic flux intended for the production of electrical and thermal energy in the version without speed multiplier;15

- fig. 3, părți componente ale generatorului eolian hibrid cu flux magnetic radial destinat producerii energiei electrice și termice în varianta cu multiplicator de turație;17- fig. 3, component parts of the hybrid wind generator with radial magnetic flux intended for the production of electrical and thermal energy in the version with speed multiplier;17

- fig. 4, serpentina folosită pentru răcirea generatorului și pentru încălzirea agentului termic;19- fig. 4, the coil used for cooling the generator and for heating the thermal agent; 19

- fig. 5, partea mobilă a generatorului hibrid;- fig. 5, the mobile part of the hybrid generator;

- fig. 6, subansamblu stator.21- fig. 6, stator subassembly.21

Generatorul eolian hibrid I cu flux magnetic radial și cu rotor interior are ca destinație producerea simultană de energie electrică și termică prin conversia energiei cinetice a 23 vântului. Energia cinetică a vântului ce acționează asupra turbinei eoliene II este transformată în energie mecanică rotativă la nivelul axului 6 al turbinei și ulterior prin intermediul 25 generatorului eolian hibrid I în energie electrică și energie termică. Turbina poate fi echipată sau nu cu multiplicator de turație VII. 27The hybrid wind generator I with radial magnetic flux and internal rotor is intended for the simultaneous production of electrical and thermal energy by converting the kinetic energy of the wind. The kinetic energy of the wind acting on the wind turbine II is transformed into rotating mechanical energy at the level of the axis 6 of the turbine and later by means of the 25 hybrid wind generator I into electrical energy and thermal energy. The turbine may or may not be equipped with speed multiplier VII. 27

Din punct de vedere funcțional generatorul eolian hibrid I este alcătuit din două părți principale, o parte fixă și o parte mobilă III situată în interiorul părții fixe. Atât partea fixă cât 29 și cea mobilă III sunt înglobate într-o carcasă metalică 1.From a functional point of view, the hybrid wind generator I consists of two main parts, a fixed part and a mobile part III located inside the fixed part. Both the fixed part 29 and the movable part III are enclosed in a metal casing 1.

Partea mobilă III este alcătuită din două rotoare IV și V montate pe același arbore 6 31 al turbinei eoliene. Fiecare din cele două rotoare IV și V sunt alcătuite din mai multe perechi de magneți permanenți 2 respectiv 3, montate pe câte un miez magnetic cilindric 4 respectiv 33 5. Miezurile magnetice sunt realizate din oțel magnetic masiv și fixate pe același arbore 6 rotit ca urmare a acțiunii vântului asupra turbinei eoliene. Perechile de magneți permanenți 35 respectiv 3 sunt polarizate alternativ în direcție radială așa încât să permită obținerea unei structuri magnetice heteropolare la periferiile celor două rotoare IV și V. 37The mobile part III consists of two rotors IV and V mounted on the same shaft 6 31 of the wind turbine. Each of the two rotors IV and V are made up of several pairs of permanent magnets 2 and 3 respectively, mounted on a cylindrical magnetic core 4 and 33 5 respectively. The magnetic cores are made of solid magnetic steel and fixed on the same shaft 6 rotated as a result of wind action on the wind turbine. The pairs of permanent magnets 35 and 3 respectively are polarized alternately in the radial direction so as to allow obtaining a heteropolar magnetic structure at the peripheries of the two rotors IV and V. 37

Partea fixă a generatorului eolian hibrid include în principal un stator clasic de generator sincron VI cu flux radial destinat producerii de electricitate, respectiv un sistem de 39 răcire-încălzire format dintr-o serpentină tubulară 7 parcursă de agent termic lichid, în vederea producerii de energie termică. 41The fixed part of the hybrid wind generator mainly includes a classic VI synchronous generator stator with radial flow intended for the production of electricity, respectively a cooling-heating system 39 consisting of a tubular coil 7 traversed by a liquid heat agent, in order to produce energy thermal. 41

Statorul VI este alcătuit din mai multe bobine 8 realizate din conductor din cupru izolat, montate în crestăturile unui miez magnetic 9 realizat din tole izolate, miezul fiind răcit 43 la exterior prin intermediul serpentinei tubulare 7 situată în contact cu suprafața exterioară a statorului VI. Prin serpentina 7 circulă un agent termic lichid injectat prin pompare în stare 45 rece prin orificiul 10, agentul termic părăsind serpentina în stare caldă prin orificiul 11.Stator VI is made up of several coils 8 made of insulated copper conductor, mounted in the notches of a magnetic core 9 made of insulated sheets, the core being cooled 43 on the outside by means of the tubular coil 7 located in contact with the outer surface of stator VI. Through the coil 7 circulates a liquid heating agent injected by pumping in a cold state 45 through hole 10, the heating agent leaving the coil in a warm state through hole 11.

Serpentina 7 parcursă de fluid este realizată din țeava de oțel și fiind în contact direct cu suprafața exterioară a statorului VI permite preluarea unei părți importante a căldurii degajate în urma pierderilor în fier în miezul magnetic 9 și a pierderilor Joule în bobinele statorice 8. Agentul termic este parțial încălzit prin parcurgerea tronsonului de serpentină situat în contact cu statorul VI și este ulterior încălzit suplimentar până la temperatura impusă pe tronsonul de serpentină situat în dreptul rotorului V ca urmare a curenților induși nemijlocit în pereții acesteia.The serpentine 7 traversed by the fluid is made of steel pipe and being in direct contact with the outer surface of the VI stator allows taking over an important part of the heat released as a result of iron losses in the magnetic core 9 and Joule losses in the stator coils 8. The thermal agent it is partially heated by passing through the serpentine section located in contact with the VI stator and is subsequently additionally heated to the temperature imposed on the serpentine section located in front of the rotor V as a result of the currents induced directly in its walls.

Cu excepția zonei de contact cu suprafața exterioară a statorului VI, serpentina 7 este izolată termic cu un material termoizolant 12 pentru a reduce pierderile termice ale circuitului de răcire-încălzire.Except for the area of contact with the outer surface of the stator VI, the coil 7 is thermally insulated with a heat-insulating material 12 to reduce the thermal losses of the cooling-heating circuit.

Dimensiunile geometrice (diametre, lungimi etc.) ale generatorului hibrid și ale componentelor sale, respectiv alte caracteristici (numerele de spire ale serpentinei 7, numărul și configurația bobinelor 8, numărul de magneți permanenți 2 și 3 etc.) se stabilesc funcție de puterea și dimensiunile dispozitivului, exemplul prezentat în figurile de mai jos fiind nelimitativ.The geometric dimensions (diameters, lengths, etc.) of the hybrid generator and its components, respectively other characteristics (numbers of coil turns 7, number and configuration of coils 8, number of permanent magnets 2 and 3, etc.) are established according to the power and device dimensions, the example shown in the figures below being non-limiting.

Carcasa 1 care adăpostește partea fixă și cea mobilă a generatorului hibrid este alcătuită dintr-o coroană cilindrică pe care se fixează două capace frontale 13 și 14 cu ajutorul șuruburilor 15, carcasa fiind centrată în raport cu arborele 6 al turbinei prin intermediul lagărelor 16. Turbina eoliană II poate avea axul orizontal sau vertical. In cazul construcției cu ax vertical cel puțin unul din lagărele 16 trebuie să fie lagăr radial-axial (de presiune). Carcasa este izolată la exterior cu materialul termoizolant 17 pentru a reduce pierderile termice ale sistemului.The housing 1 that houses the fixed and the mobile part of the hybrid generator consists of a cylindrical crown on which two front covers 13 and 14 are fixed with the help of screws 15, the housing being centered in relation to the shaft 6 of the turbine by means of the bearings 16. The turbine wind turbine II can have a horizontal or vertical axis. In the case of construction with a vertical axis, at least one of the 16 bearings must be a radial-axial (pressure) bearing. The case is insulated on the outside with thermal insulation material 17 to reduce the thermal losses of the system.

Câmpul magnetic învârtitor produs prin rotația magneților 2 și 3 solidar cu miezurile rotorice 4 și 5 determină:The rotating magnetic field produced by the rotation of magnets 2 and 3 solidly with the rotor cores 4 and 5 determines:

- apariția unor tensiuni induse în bobinele statorice 8, similar generatoarelor sincrone obișnuite cu flux radial (energie electrică), respectiv- the occurrence of induced voltages in the stator coils 8, similar to ordinary synchronous generators with radial flow (electricity), respectively

- apariția unor curenți induși în pereții tronsonului de serpentină 7 situat în dreptul rotorului V, determinând prin efect Joule încălzirea serpentinei și prin convecție, încălzirea suplimentară până la temperatura dorită a lichidului ce parcurge serpentina (energie termică).- the appearance of induced currents in the walls of the serpentine section 7 located next to the rotor V, causing the heating of the coil through the Joule effect and, through convection, the additional heating up to the desired temperature of the liquid passing through the coil (thermal energy).

Temperatura lichidului fierbinte evacuat din serpentină prin orificiul 11 trebuie controlată electronic și păstrată între anumite limite optime, pentru a evita supraîncălzirea generatorului întrucât aceasta ar putea determina distrugerea sistemului de izolație respectiv demagnetizarea ireversibilă a magneților permanenți.The temperature of the hot liquid discharged from the coil through hole 11 must be electronically controlled and kept between certain optimal limits, to avoid overheating of the generator as this could cause the destruction of the insulation system or the irreversible demagnetization of the permanent magnets.

Prin echiparea statorului VI cu circuitul de răcire forțată 7 acesta devine mai compact decât un stator de generator obișnuit întrucât mașina poate opera la densități mai mari de curent și la solicitări magnetice superioare rezultând dimensiuni de gabarit mai reduse. Prin înlăturarea unei părți importante a căldurii degajate în statorul VI, viteza de îmbătrânire a sistemului său de izolație este diminuată, iar magneții permanenți 2 și 3 montați pe miezurile magnetice 4 și 5 sunt protejați contra demagnetizării ireversibile datorate solicitărilor termice, oferind astfel fiabilitate sporită echipamentului.By equipping the VI stator with the forced cooling circuit 7 it becomes more compact than a regular generator stator as the machine can operate at higher current densities and higher magnetic stresses resulting in smaller dimensions. By removing an important part of the heat released in the VI stator, the aging speed of its insulation system is diminished, and the permanent magnets 2 and 3 mounted on the magnetic cores 4 and 5 are protected against irreversible demagnetization due to thermal stresses, thus providing increased equipment reliability .

Pentru a crește puterea sistemului se pot crește diametrul generatorului și/sau lungimea acestuia, respectiv se pot cupla mai multe generatoare eoliene hibride pe același ax.To increase the power of the system, the diameter of the generator and/or its length can be increased, respectively several hybrid wind generators can be connected on the same axis.

Cu excepția zonei de contact cu exteriorul statorului, serpentina metalică este izolată termic cu un material termoizolant pentru a reduce pierderile termice. Dimensiunile geometrice ale componentelor generatorului eolian hibrid, numerele de spire ale serpentinei metalice, structura și numărul de bobine statorice și numărul de magneți permanenți rotorici se stabilesc funcție de puterea și caracteristicile dispozitivului. Carcasa metalică a gene- 1 ratorului eolian hibrid este alcătuită dintr-o coroană cilindrică pe care se fixează prin șuruburi două capace frontale, partea fixă și carcasa fiind centrate în raport cu partea mobilă prin 3 intermediul unor lagăre cu bile/role. În cazul turbinelor cu ax vertical cel puțin unul din lagăre trebuie să fie lagăr radial-axial (de presiune). Carcasa este izolată la exterior cu material 5 termoizolant pentru a reduce pierderile termice ale sistemului.Except for the contact area with the outside of the stator, the metal coil is thermally insulated with a heat-insulating material to reduce heat losses. The geometric dimensions of the components of the hybrid wind generator, the numbers of turns of the metal coil, the structure and number of stator coils and the number of rotor permanent magnets are determined according to the power and characteristics of the device. The metal case of the hybrid wind generator 1 consists of a cylindrical crown on which two front covers are fixed by means of screws, the fixed part and the case being centered in relation to the mobile part 3 by means of ball/roller bearings. In the case of vertical axis turbines, at least one of the bearings must be a radial-axial (pressure) bearing. The case is insulated on the outside with heat-insulating material 5 to reduce the thermal losses of the system.

Câmpul magnetic învârtitor produs prin rotația magneților permanenți solidar cu 7 partea mobilă a generatorului hibrid, determină pe de o parte apariția unor tensiuni induse în bobinele statorice, ca în cazul unui generator sincron obișnuit cu flux radial, iar pe de altă 9 parte determină apariția unor curenți induși în pereții tronsonului de serpentină situat în dreptul rotorului de diametru mai mare. Curenții induși în pereții serpentinei determină prin 11 efect Joule încălzirea acesteia și, prin convecție, încălzirea suplimentară până la temperatura dorită a fluidului ce parcurge serpentina. Temperatura lichidului fierbinte evacuat din 13 serpentină trebuie controlată electronic și păstrată între anumite limite optime, pentru a se evita supraîncălzirea generatorului, distrugerea sistemului său de izolație, respectiv 15 demagnetizarea ireversibilă a magneților permanenți.The rotating magnetic field produced by the rotation of the permanent magnets solidarly with the 7 mobile part of the hybrid generator, causes on the one hand the appearance of induced voltages in the stator coils, as in the case of an ordinary synchronous generator with radial flow, and on the other hand causes the appearance of some induced currents in the walls of the coil section located next to the larger diameter rotor. The currents induced in the walls of the coil determine, through the Joule effect, its heating and, through convection, the additional heating to the desired temperature of the fluid passing through the coil. The temperature of the hot liquid discharged from the 13 coil must be electronically controlled and kept within certain optimal limits, to avoid overheating of the generator, destruction of its insulation system, respectively 15 irreversible demagnetization of the permanent magnets.

Prin echiparea statorului cu circuit de răcire forțată acesta devine mai compact decât 17 un stator de generator obișnuit întrucât mașina poate opera la densități mai mari de curent și la solicitări magnetice superioare rezultând dimensiuni de gabarit mai reduse. Prin 19 înlăturarea căldurii din statorul generatorului, viteza de îmbătrânire a sistemului său de izolație este diminuată, iar magneții permanenți rotorici sunt protejați contra demagnetizării 21 ireversibile datorate supraîncălzirii, oferind astfel fiabilitate sporită echipamentului.By equipping the stator with a forced cooling circuit it becomes more compact than a regular generator stator as the machine can operate at higher current densities and higher magnetic stresses resulting in smaller overall dimensions. By 19 removing heat from the generator stator, the rate of aging of its insulation system is decreased, and the rotor permanent magnets are protected against irreversible demagnetization 21 due to overheating, thus providing increased equipment reliability.

Pentru a crește puterea sistemului se pot crește diametrul generatorului și/sau lungi- 23 mea acestuia, respectiv se pot cupla mai multe generatoare eoliene hibride pe același ax.To increase the power of the system, the diameter of the generator and/or its length can be increased, respectively several hybrid wind generators can be connected on the same axis.

Claims (4)

1. Generator eolian hibrid (I) cuprinzând o turbină eoliană (II) fixată pe un ax principal (6), un generator hibrid alcătuit dintr-o carcasă metalică (1) izolată termic la exterior cu un material termoizolant (17), carcasa fiind realizată dintr-o coroană cilindrică și din două scuturi laterale identice (13, 14), carcasa adăpostind o parte fixă și o parte mobilă (III), partea mobilă a generatorului eolian fiind alcătuită din două subansambluri rotor (IV, V) similare, alcătuite dintr-una sau mai multe perechi de magneți permanenți (2, 3) montate pe câte un miez magnetic (4, 5), miezurile fiind realizate din oțel masiv și fixate pe arborele principal (6) al turbinei eoliene, perechile de magneți permanenți (2, 3) fiind polarizați alternativ în direcție radială, așa încât să se realizeze la periferiile celor două rotoare câte o structură magnetică heteropolară, iar partea fixă a generatorului eolian hibrid fiind alcătuită dintr-un stator clasic de mașină sincronă cu flux radial (VI) ce conține un miez magnetic (9) realizat din tole de oțel electrotehnic izolate, prevăzut cu crestături spre întrefierul dintre stator și rotor, în crestături fiind dispuse mai multe bobine (8) în care se induc tensiuni electromotoare, caracterizat prin aceea că generatorul eolian hibrid cuprinde o serpentină (7) situată în contact cu suprafața exterioară a statorului (VI) și realizată din țeavă din oțel magnetic prin care circulă un agent termic lichid, serpentina (7) fiind destinată pe de o parte preluării căldurii dezvoltate ca urmare a pierderilor în fier în miezul magnetic (9) și a pierderilor Joule în bobine (8), iar pe de altă parte supraîncălzirii agentului termic prin efectul Joule al curenților induși dezvoltați în pereții serpentinei pe tronsonul situat în dreptul rotorului (V), agentul termic intrând în stare rece în serpentina (7) printr-un orificiu (10) și fiind evacuat în stare caldă printr-un alt orificiu (11), serpentina (7) fiind izolată la exterior cu un material termoizolant (12), mai puțin în regiunea de contact cu statorul (VI).1. Hybrid wind generator (I) comprising a wind turbine (II) fixed on a main shaft (6), a hybrid generator consisting of a metal casing (1) thermally insulated from the outside with a heat-insulating material (17), the casing being made of a cylindrical crown and two identical side shields (13, 14), the housing housing a fixed part and a mobile part (III), the mobile part of the wind generator being made up of two similar rotor sub-assemblies (IV, V), made up from one or more pairs of permanent magnets (2, 3) mounted on a magnetic core (4, 5), the cores being made of solid steel and fixed on the main shaft (6) of the wind turbine, the pairs of permanent magnets ( 2, 3) being polarized alternately in the radial direction, so as to create a heteropolar magnetic structure on the periphery of the two rotors, and the fixed part of the hybrid wind generator being made up of a classical synchronous machine stator with radial flux (VI) which contains a magnetic core (9) made of electrotechnically insulated steel sheets, provided with notches towards the gap between the stator and the rotor, in the notches several coils (8) are arranged in which electromotive voltages are induced, characterized by the fact that the hybrid wind generator comprises a coil (7) located in contact with the external surface of the stator (VI) and made of a magnetic steel pipe through which a liquid thermal agent circulates, the coil (7) being intended on the one hand to take over the heat developed as a result of losses in iron in the magnetic core (9) and the Joule losses in the coils (8), and on the other hand the overheating of the thermal agent through the Joule effect of the induced currents developed in the coil walls on the section located in front of the rotor (V), the thermal agent entering the state cold in the coil (7) through an opening (10) and being discharged in a warm state through another opening (11), the coil (7) being insulated on the outside with a heat-insulating material (12), less in the contact region with the stator (VI). 2. Generator eolian hibrid (I) conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că partea mobilă (III) a generatorului este centrată în raport cu partea fixă și carcasa (1) prin intermediul unor lagăre (16), puterea generatorului fiind corelată cu dimensiunile turbinei.2. Hybrid wind generator (I) according to claim 1, characterized in that the mobile part (III) of the generator is centered in relation to the fixed part and the housing (1) by means of bearings (16), the power of the generator being correlated with the dimensions of the turbine . 3. Generator eolian hibrid (I) conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că axul principal (6) al turbinei eoliene (II) poate fi orizontal sau vertical.3. Hybrid wind generator (I) according to claim 1, characterized in that the main axis (6) of the wind turbine (II) can be horizontal or vertical. 4. Generator eolian hibrid (I) conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că turbina eoliană (II) este echipată cu un multiplicator de turație (VII).4. Hybrid wind generator (I) according to claim 1, characterized in that the wind turbine (II) is equipped with a speed multiplier (VII).
ROA201400839A 2014-11-10 2014-11-10 Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor RO131137B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201400839A RO131137B1 (en) 2014-11-10 2014-11-10 Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201400839A RO131137B1 (en) 2014-11-10 2014-11-10 Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO131137A2 RO131137A2 (en) 2016-05-30
RO131137B1 true RO131137B1 (en) 2023-05-30

Family

ID=56026586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201400839A RO131137B1 (en) 2014-11-10 2014-11-10 Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO131137B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RO131137A2 (en) 2016-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2013158830A (en) INDUCTION HEATING DEVICE AND ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEM CONTAINING SUCH DEVICE
US20110278847A1 (en) Radial flux permanent magnet alternator with dielectric stator block
RU2013148723A (en) POLAR TIP
JP2011216325A (en) Induction heating device and power generation system equipped with it
CN102767458B (en) Tidal current energy generator
WO2011029446A3 (en) Windmill driven energy converting device
JP7304010B2 (en) Energy storage system and variable power stable utilization system
RO131137B1 (en) Wind hybrid generator with radial magnetic flux and internal rotor
CN104989606A (en) Bus pedal electricity generating device
RO131135B1 (en) Wind hybrid generator with radial magnetic flux and external rotor
CN205070727U (en) Multiunit closes no iron core magneto -electric generator
CN204597738U (en) Axially to magnetic rare earth permanent-magnetic generator
Mirzaei et al. Direct drive field winding synchronous generators for medium power wind turbines
CN103633800B (en) A kind of horizontal birotor generator
JP5293626B2 (en) Induction heating apparatus and power generation system including the same
CN207251417U (en) High efficiency and heat radiation formula rare earth permanent-magnet synchronization motor
RO132797A2 (en) Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets
RO132829B1 (en) Rotary electro-thermal generator with permanent magnets with radial flux
CN205154403U (en) A miniature high -speed power generation system for on turbojet engine
RO131138A2 (en) Wind hybrid generator with axial magnetic flux
CN104377929A (en) Flame-proof type double-permanent-magnet three-phase brushless synchronous generator
CN103312230A (en) Magnetic heating thermoelectric generator
CN203368277U (en) Magnetic passage type new generator
CN204145089U (en) Novel three-phase alternating-current motor
CN101841217A (en) High efficiency generator