RU109806U1 - Ветрогенератор (варианты) - Google Patents
Ветрогенератор (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU109806U1 RU109806U1 RU2011119080/06U RU2011119080U RU109806U1 RU 109806 U1 RU109806 U1 RU 109806U1 RU 2011119080/06 U RU2011119080/06 U RU 2011119080/06U RU 2011119080 U RU2011119080 U RU 2011119080U RU 109806 U1 RU109806 U1 RU 109806U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- stator
- rotor
- wind
- cylinders
- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
1. Ветрогенератор, содержащий электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде соосных лопастных колес, одно из которых соединено со статором электрогенератора, а второе - с ротором электрогенератора, лопасти лопастных колес развернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны, отличающийся тем, что электрогенератор размещен в корпусе, а лопастные колеса выполнены с одинаковыми диаметрами. ! 2. Ветрогенератор, содержащий электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде соосных вертикальных цилиндров с большим количеством вертикальных пластинчатых лопастей, один из цилиндров соединен со статором электрогенератора, а второй - с его ротором, вал нижнего цилиндра выполнен пустотелым и сквозь него пропущен вал верхнего цилиндра, пластинчатые лопасти цилиндров развернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны, отличающийся тем, что нижний цилиндр соединен с торцевой стороной статора электрогенератора.
Description
Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована для получения энергии из воздушных потоков в ветряных двигателях как с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра (в одном варианте), так и с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (во втором варианте).
Известны различные конструкции ветрогенераторов, в которых применяется традиционная кинематическая схема генератора, приводимого во вращение одним ветроколесом. Такие ветрогенераторы имеют, как правило, незначительную область применения ввиду того, что при малых скоростях ветра мощность получаемой энергии невелика.
Достичь кратного увеличения к.п.д. преобразования механической энергии ветра в электрическую позволяет применение ветряных двигателей, имеющих двухроторные двигатели и, соответственно, два ветроколеса.
Известен ветроэнергетический агрегат с осью вращения ротора, ориентированной по направлению ветра (см. патент RU №35848, опубл. 10.02.2004, МПК F03D 1/02), являющийся наиболее близким аналогом предлагаемого ветрогенератора. Данный агрегат содержит поворотное основание, электрогенератор с двумя роторами, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, два расположенных одно возле другого лопастных колеса, одно из которых соединено с первым ротором электрогенератора, а второе - со вторым ротором электрогенератора, при этом радиус одного лопастного колеса примерно равен радиусу окружности, на котором находятся нижние концы лопастей второго лопастного колеса, а лопасти лопастных колес развернуты в разные стороны для вращения роторов в противоположные стороны. К недостаткам известного ветроэнергетического агрегата относится отсутствие единого корпуса, что не отвечает таким требованиям, как взрывозащищенность, холодо- и жаростойкость, а также разновеликость лопастных колес, которая обусловливает неодинаковую скорость их вращения и, как результат, двух роторов электрогенератора, что снижает к.п.д. агрегата.
Известна ветроэнергетическая установка с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (см. заявку на изобретение №2007120387, опубл. 10.12.2008, МПК F03D 3/00), являющаяся наиболее близким аналогом предлагаемого ветрогенератора. Данная установка содержит электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде двух соосных вертикальных цилиндров с большим количеством вертикальных пластинчатых лопастей, при этом один из цилиндров соединен со статором электрогенератора, второй цилиндр - с ротором электрогенератора, вал нижнего цилиндра выполнен пустотелым и сквозь него пропущен вал верхнего цилиндра, связанный через редуктор с электрогенератором, а лопасти ветродвижителей повернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны. Известная ветроэнергетическая установка обладает повышенным кпд и мощностью за счет использования двух ветродвижителей, а также за счет их вертикального расположения. Однако из-за наличия редукторной схемы увеличивается инертность кинематической схемы установки, вследствие чего ее срабатывание смещается в сторону больших скоростей ветра.
Задачей полезной модели является создание вариантов конструкции ветрогенератора, лишенных указанных недостатков.
Технический результат заключается в расширении диапазона применения ветрогенератора, упрощении конструкции, в повышении надежности работы и увеличении эффективности до двух раз.
Указанный технический результат достигается тем, что в ветрогенераторе, содержащем электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде двух соосных лопастных колес, одно из которых соединено со статором электрогенератора, а второе - с ротором электрогенератора, лопасти лопастных колес развернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны, согласно предложенному, электрогенератор размещен в корпусе, а лопастные колеса выполнены с одинаковыми диаметрами.
Размещение электрогенератора в корпусе обеспечивает герметичность его ротора и статора, что обеспечивает взрывозащищенность, холодо- и жаростойкость, тем самым расширяя диапазон применения ветрогенератора и повышая его надежность.
Выполнение лопастных колес с одинаковыми диаметрами обеспечивает увеличение к.п.д. ветрогенератора.
Указанный технический результат достигается тем, что в ветрогенераторе, содержащем электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде двух двух соосных вертикальных цилиндров с большим количеством вертикальных пластинчатых лопастей, один из цилиндров соединен со статором электрогенератора, а второй - с его ротором, вал нижнего цилиндра выполнен пустотелым и сквозь него пропущен вал верхнего цилиндра, пластинчатые лопасти цилиндров повернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны, согласно предложенному, нижний цилиндр соединен с торцевой стороной статора электрогенератора.
Соединение нижнего цилиндра ветродвижителя непосредственно с торцевой стороной статора электрогенератора существенно упрощает конструкцию, а также снижает величину страгивающей нагрузки. Кроме того, данный признак в совокупности с соединением вала верхнего цилиндра с валом ротора электрогенератора обеспечивает равенство оборотов статора и ротора электрогенератора, что при условии их вращения в противоположные стороны увеличивает к.р.д. вдвое.
Предложенные варианты полезной модели представлены на чертеже, где на фиг.1 показан продольный разрез ветрогенератора с горизонтальной осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра, на фиг.2 - продольный разрез ветрогенератора с вертикальной осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра.
Ветронегератор с горизонтальной осью вращения (фиг.1) содержит металлический корпус 1 электрогенератора, в котором установлены статор 2 и ротор 3. Статор 2 и ротор 3 электрогенератора установлены на подшипниках и имеют возможность свободного вращения относительно друг друга и относительно корпуса 1. На выведенном фланцевом соединении статора 2 установлено лопастное колесо 4. На валу ротора 3 установлено лопастное колесо 5. Лопастные колеса 4 и 5 имеют одинаковые диаметры, и их оперение развернуто в разные стороны. На противоположной от лопастных колес 4 и 5 торцевой стороне корпуса 1 размещен токосъемник 6. На корпусе 1 электрогенератора выполнены проушины 7 для крепления ветрогенератора. При конструировании необходимо учесть, что двукратное увеличение к.п.д. возможно только при одинаковых скоростях встречного вращения статора 2 и ротора 3. В свою очередь, за основу берется скорость вращения ротора 3, так как лопастное колесо 5 находится на переднем фронте атаки воздушного потока. Скорость вращения лопастного колеса 4, расположенного чуть ближе к корпусу 1, отличается от основной по причине различных инерционных характеристики статора 2 и ротора 3 и разных аэродинамических свойств лопастных колес 4 и 5. Для выравнивания скоростей вращения статора 2 и ротора 3, в процессе конструирования, необходимо учитывать разницу их веса и аэродинамические характеристики лопастных колес 4 и 5.
Ветронегератор с вертикальной осью вращения (фиг.2) содержит металлический корпус 1 электрогенератора, в котором установлены статор 2 и ротор 3. Статор 2 и ротор 3 электрогенератора установлены на подшипниках и имеют возможность свободного вращения относительно друг друга и относительно корпуса 1. На выведенном фланцевом соединении статора 2 установлен ветродвижитель 4, а на валу ротора 3 ветродвижитель 5. Ветродвижители 4 и 5 выполнены в виде цилиндров одинаковых диаметров, и их вертикальные пластинчатые лопасти развернуты в противоположные стороны. На торцевой стороне корпуса 1, противоположной от цилиндров 4 и 5, размещен токосъемник 6. На корпусе 1 электрогенератора выполнены проушины 7 для крепления ветрогенератора. При конструировании данного варианта ветрогенератора, аналогично первому варианту, необходимо учитывать разницу в весе статора 2 и ротора 3 и аэродинамические характеристики цилиндров 4 и 5.
Ветрогенератор работает следующим образом (на примере второго варианта).
При наличии ветра со скоростью от 3 м/с и выше приводятся во вращение вертикальные цилиндры 4 и 5. Их вращение передается на статор 2 и ротор 3 электрогенератора, инициируя процесс выработки электрической энергии. Благодаря тому, что пластинчатые лопасти цилиндров 4 и 5 повернуты в разные стороны, статор 2 и ротор 3 вращаются во встречном направлении.
Электрическая схема генератора может быть как асинхронного исполнения (предпочтительнее при конструировании генераторов большой мощности), так и на постоянных магнитах (предпочтительнее для генераторов малых мощностей).
Зависимость между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока, пронизывающего обмотку генератора описывается формулой:
,
где Е - электромагнитная сила;
dF/dt - скорость изменения магнитного потока, пронизывающего обмотку генератора;
N - количество витков обмотки (берется усредненная длина витка).
За счет встречного вращения статора 2 и ротора 3 при условии, что скорости вращения равны по абсолютному значению, итоговое количество электроэнергии удваивается:
,
Вертикальная компоновка ветрогенератора более оптимальна, так как данная конструкция обеспечивает равномерный приток воздуха к ветродвижителям статора и ротора при любом направлении ветра, и, следовательно, нет необходимости создавать механизм ориентации установки относительно направления воздушного потока. Монтаж такой установки не требует вынесения ветродвижителей на специальную мачту.
Предложенная полезная модель наиболее привлекательна для континентальных зон, где средняя скорость ветра не превышает 3-12 м/с. Предполагаемое минимальное увеличение генерируемой энергии, относительно штатных генераторов, составляет 1,6-1,9 раз. В зонах с умеренным ветровым режимом (3-9 м/с) генерируемая энергия предложенного ветрогенератора имеет 1,5-1,8 - кратный номинал штатного.
Claims (2)
1. Ветрогенератор, содержащий электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде соосных лопастных колес, одно из которых соединено со статором электрогенератора, а второе - с ротором электрогенератора, лопасти лопастных колес развернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны, отличающийся тем, что электрогенератор размещен в корпусе, а лопастные колеса выполнены с одинаковыми диаметрами.
2. Ветрогенератор, содержащий электрогенератор со статором и ротором, установленными с возможностью вращения относительно друг друга, и два ветродвижителя, выполненных в виде соосных вертикальных цилиндров с большим количеством вертикальных пластинчатых лопастей, один из цилиндров соединен со статором электрогенератора, а второй - с его ротором, вал нижнего цилиндра выполнен пустотелым и сквозь него пропущен вал верхнего цилиндра, пластинчатые лопасти цилиндров развернуты в разные стороны для вращения статора и ротора в противоположные стороны, отличающийся тем, что нижний цилиндр соединен с торцевой стороной статора электрогенератора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119080/06U RU109806U1 (ru) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Ветрогенератор (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119080/06U RU109806U1 (ru) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Ветрогенератор (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU109806U1 true RU109806U1 (ru) | 2011-10-27 |
Family
ID=44998422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011119080/06U RU109806U1 (ru) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Ветрогенератор (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU109806U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU172055U1 (ru) * | 2016-10-18 | 2017-06-28 | Сергей Григорьевич Кузьмин | Ветроэнергетическая установка |
RU178822U1 (ru) * | 2017-09-08 | 2018-04-19 | Анатолий Александрович Катаев | Модуль выработки электроэнергии |
RU2738389C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2020-12-11 | Олег Сергеевич Николаев | Ветроэлектрический преобразователь энергии (варианты) |
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2011119080/06U patent/RU109806U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU172055U1 (ru) * | 2016-10-18 | 2017-06-28 | Сергей Григорьевич Кузьмин | Ветроэнергетическая установка |
RU178822U1 (ru) * | 2017-09-08 | 2018-04-19 | Анатолий Александрович Катаев | Модуль выработки электроэнергии |
RU2738389C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2020-12-11 | Олег Сергеевич Николаев | Ветроэлектрический преобразователь энергии (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8362635B2 (en) | Wind-driven electric power generation system adapted for mounting along the side of vertical, man-made structures such as large buildings | |
US20140271216A1 (en) | Horizontal axis wind or water turbine with forked or multi-blade upper segments | |
US20160281679A1 (en) | Fluid driven electric power generation system | |
US20110278847A1 (en) | Radial flux permanent magnet alternator with dielectric stator block | |
WO2012073206A2 (en) | Electric generator | |
RU109806U1 (ru) | Ветрогенератор (варианты) | |
US20130088103A1 (en) | Synchronic Wind Turbine Generator | |
CN102364094A (zh) | 一种双向风筒式磁悬浮风力发电装置 | |
CN107508439A (zh) | 一种永磁多组合发电机 | |
CN101662175A (zh) | 多段斜极转子式永磁风力发电机 | |
GB2451478A (en) | Wind turbine and generator with ovoid frame. | |
CN202326021U (zh) | 一种双向风筒式磁悬浮风力发电装置 | |
CN2767696Y (zh) | 双转子风力发电机 | |
RU2370660C1 (ru) | Гидрогенератор | |
CN2826811Y (zh) | 高效超低速风力发电机 | |
JP2007107496A (ja) | 風力発電装置 | |
WO2017200504A1 (en) | Shaftless multi blade wind turbine | |
RU2351798C1 (ru) | Ветровая энергетическая установка | |
CN201090373Y (zh) | 对转风力发电机 | |
CN103939263B (zh) | 螺旋型永磁轴承容错结构洋流发电机组 | |
CN208686520U (zh) | 一种风力发电塔 | |
RU2361111C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
TWM480594U (zh) | 風力發電機(二) | |
RU178822U1 (ru) | Модуль выработки электроэнергии | |
KR20110003990A (ko) | 다중발전기 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130513 |