RU2184267C1

RU2184267C1 - Wind-powered generator

Info

Publication number: RU2184267C1
Application number: RU2000128442A
Authority: RU
Inventors: А.М. Литвиненко
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2002-06-27

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: wind-powered generator has tower with adjustable windwheels, wind-orienting device, wound rotors and stators; novelty is that its rotors are made in the form of aerodynamic disks which are, essentially, concavo-concave disks secured at ends of blades and its stator is provided with pole shoes whose ends are magnetically coupled with rotors. EFFECT: simplified design, reduced mass and size. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения электроэнергии. The invention relates to the field of wind energy and can be used to generate electricity.

Известен безредукторный ветроагрегат, содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и сегментным ротором и ветроколесо с горизонтальной осью вращения (см. SU 861716 А, 07.09.1981, кл. F 03 D 1/00). Known gearless wind turbine containing a magnetoelectric generator with a stator and a segmented rotor and a wind wheel with a horizontal axis of rotation (see SU 861716 A, 09/07/1981, class F 03 D 1/00).

Недостатками ветроагрегата являются большая материалоемкость и сложность сборки. The disadvantages of the wind turbine are the large consumption of materials and the complexity of the assembly.

Известен ветрогенератор, содержащий башню с поворотными ветроколесами, устройство установки на ветер, а также роторы и статоры с обмотками (см. GB 2233715 А, кл. F 03 D 9/00, 16.01.1991, фиг.1, 2), по совокупности существенных признаков принятый в качестве ближайшего аналога (прототипа) изобретения. Known wind generator containing a tower with rotary wind wheels, a device for installing in the wind, as well as rotors and stators with windings (see GB 2233715 A, CL F 03 D 9/00, 01/16/1991, Fig.1, 2), in the aggregate essential features adopted as the closest analogue (prototype) of the invention.

Недостатком данного устройства является увеличенная масса ротора, который фактически имеет диаметр, равный диаметру самого ветроколеса, что в случае ветроколес большого диаметра практически неприемлемо. The disadvantage of this device is the increased mass of the rotor, which actually has a diameter equal to the diameter of the wind wheel itself, which is almost unacceptable in the case of large diameter wind wheels.

Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, уменьшении ее массы и габаритов, обеспечивается за счет того, что в ветрогенераторе, содержащем башню с поворотными ветроколесами, устройство установки на ветер, роторы и статоры с обмотками, согласно изобретению роторы выполнены в виде аэродинамических шайб, представляющих собой двояковогнутые диски, закрепленные на концах лопастей, а статор содержит полюсные наконечники, торцы которых магнитно связаны с роторами. The technical result, which consists in simplifying the design, reducing its weight and dimensions, is ensured by the fact that in a wind generator containing a tower with rotary wind wheels, the wind installation device, rotors and stators with windings, according to the invention, the rotors are made in the form of aerodynamic washers, representing biconcave disks mounted on the ends of the blades, and the stator contains pole pieces, the ends of which are magnetically connected to the rotors.

На фиг.1 изображен ветрогенератор с находящейся напротив одной пары полюсов роторной шайбой; на фиг.2 показан ветрогенератор (вид спереди); на фиг.3 - ветрогенератор (вид сверху). Figure 1 shows a wind generator with a rotor washer opposite one pair of poles; figure 2 shows a wind generator (front view); figure 3 - wind generator (top view).

Ветрогенератор имеет нижний полюсный наконечник 1, катушку 2 с сердечником, источник магнитного поля возбуждения 3 (например, постоянный магнит), верхний полюс (верхний полюсный наконечник) 4. Торцы 5 полюсов 1 и 4 скошены так, чтобы обеспечить минимальный зазор между полюсами 1 и 4 и роторной шайбой 6, которая представляет собой часть сферической оболочки, прикрепленной болтом 7 к концу лопасти 8. The wind generator has a lower pole tip 1, a coil 2 with a core, an excitation magnetic field source 3 (for example, a permanent magnet), an upper pole (upper pole tip) 4. The ends of the 5 poles 1 and 4 are beveled so as to provide a minimum clearance between the poles 1 and 4 and the rotor washer 6, which is part of a spherical shell attached by a bolt 7 to the end of the blade 8.

Ветрогенератор также включает в себя башню 9 с траверсой 10, на концах которой, в подшипниках 11, установлены поворотные ветроколеса 12, к траверсе 10 прикреплен руль 13 ориентации установки на ветер. Генератор 14 с траверсой 10 установлен на поворотном основании 15. The wind generator also includes a tower 9 with a traverse 10, at the ends of which, in the bearings 11, rotary wind wheels 12 are installed, the rudder 13 of the installation orientation to the wind is attached to the traverse 10. The generator 14 with a traverse 10 is mounted on a rotary base 15.

Шайбы 6 являются частью сферы (т.е. имеют двояковогнутость), а торцы наконечников 1 и 4 магнитно связаны с ферромагнитными шайбами 6 в момент их прохождения мимо наконечников 1 и 4. Washers 6 are part of the sphere (i.e., have double concavity), and the ends of tips 1 and 4 are magnetically connected to ferromagnetic washers 6 at the moment they pass by tips 1 and 4.

Генератор работает следующим образом. The generator operates as follows.

При вращении колес 12 (лопастей 8) в набегающем потоке воздуха аэродинамические пластины 6 коммутируют магнитный поток, созданный магнитом 3 в магнитной системе. Эти изменения потока воспринимаются катушкой 2 и передаются в сеть. При изменении направления ветра верхняя часть башни 9 вместе с подшипниками 11 и рулем 13 поворачивается в подшипнике 11 поворотной части. Одновременно с этим поворачивается магнитная система генератора 14. Таким образом, роторы 6 оказываются в зазоре магнитных систем при любой ориентации колеса 12 на ветер. When the wheels 12 (blades 8) rotate in an oncoming air stream, the aerodynamic plates 6 commute the magnetic flux created by the magnet 3 in the magnetic system. These flow changes are sensed by coil 2 and transmitted to the network. When the wind direction changes, the upper part of the tower 9, together with the bearings 11 and the steering wheel 13, rotates in the bearing 11 of the rotary part. At the same time, the magnetic system of the generator 14 is rotated. Thus, the rotors 6 are in the gap of the magnetic systems for any orientation of the wheel 12 to the wind.

Таким образом, в сочетании с большим радиусом роторов 6 обеспечивается быстрая коммутация, что приводит к увеличению удельной нагрузки. Кроме этого, увеличивается надежность за счет отсутствия передаточных механизмов от ветроколеса 12 к генератору 14, а сферическая форма шайб 6 гарантирует магнитное сцепление при возможном изгибе лопастей 8. Thus, in combination with a large radius of the rotors 6 provides fast switching, which leads to an increase in specific load. In addition, reliability is increased due to the absence of transmission mechanisms from the wind wheel 12 to the generator 14, and the spherical shape of the washers 6 guarantees magnetic adhesion with the possible bending of the blades 8.

Протяженная форма наконечников позволяет осуществлять подключение одновременно двух ветроколес, что вдвое повышает массогабаритные показатели по сравнению с прототипом и традиционными агрегатами. The extended shape of the tips allows you to connect two wind wheels simultaneously, which doubles the overall dimensions compared to the prototype and traditional units.

Claims

A wind generator comprising a tower with rotary wind wheels, a wind installation device, rotors and stators with windings, characterized in that the rotors are made in the form of aerodynamic washers, which are biconcave disks mounted on the ends of the blades, and the stator contains pole tips whose ends are magnetically connected with rotors.