RU2211951C1

RU2211951C1 - Wind-driven generator plant

Info

Publication number: RU2211951C1
Application number: RU2001135946/06A
Authority: RU
Inventors: А.М. Литвиненко
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-09-10

Abstract

FIELD: wind power engineering. SUBSTANCE: proposed wind-driven generator plant contains tower and rotary base on which wind wheels and stator member with core are installed. The latter is coupled through air gap with rotor members made in form of permanent magnets with pole pieces installed on ends of blades of wind wheels. According to invention, slots are made in stator member core and permanent magnet of rotor member is furnished with band fitted in slot of stator member core. EFFECT: reduced mass and overall dimensions of wind-driven generator plant. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики. The invention relates to the field of wind energy.

Известны ветроэлектрогенераторные установки, содержащие башню с оголовком и поворотным основанием с устройством ориентации на ветер (хвостовым стабилизатором). На поворотном основании обычно устанавливается опорный вращающийся узел (или узлы в случае установки нескольких ветроколес), а валы ветроколес через редукторы соединяются с генераторами [1, 2]. Known wind power plants containing a tower with a tip and a rotary base with a device orientation to the wind (tail stabilizer). A rotary support unit is usually installed on a rotary base (or units if several wind wheels are installed), and the wind wheels shafts are connected to generators through gearboxes [1, 2].

Недостатком таких установок является то, что с увеличением диаметра колеса и соответственно уменьшением числа оборотов вала приходится применять редукторы с большим передаточным отношением и соответственно с большой массой, на которую приходится рассчитывать, и поворотное основание и башню. The disadvantage of such installations is that with an increase in the diameter of the wheel and, accordingly, a decrease in the number of revolutions of the shaft, it is necessary to use gearboxes with a large gear ratio and, accordingly, with a large mass, which you have to rely on, and a rotary base and a tower.

Из всех известных устройств наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является сегментная ветроэлектрогенераторная установка, статор и статорные элементы которой являются сегментом статора традиционного типа. Кроме этого, имеются и роторные элементы, например постоянные магниты [3]. Of all the known devices, the closest to the claimed combination of essential features is a segmented wind generator, the stator and stator elements of which are a traditional type of stator segment. In addition, there are rotor elements, such as permanent magnets [3].

Недостатком данной установки является то, что она приспособлена к работе только с одним ветроколесом. Установка другого параллельного ветроколеса связана с использованием второго статора, что увеличивает массу и габариты почти в два раза. Кроме этого, затруднено использование упрощенных и, следовательно, более дешевых роторных элементов. The disadvantage of this installation is that it is adapted to work with only one wind wheel. The installation of another parallel wind wheel is associated with the use of a second stator, which increases the mass and dimensions by almost a factor of two. In addition, it is difficult to use simplified and, therefore, cheaper rotary elements.

Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов ветроэлектрогенераторной установки при минимизации ее стоимости. The invention is aimed at reducing the mass and dimensions of a wind power installation while minimizing its cost.

Это достигается тем, что в сердечнике статорного элемента выполнены прорези, а постоянный магнит роторного элемента снабжен бандажом, установленным в прорези сердечника статорного элемента. This is achieved by the fact that slots are made in the core of the stator element, and the permanent magnet of the rotor element is provided with a bandage installed in the slot of the core of the stator element.

Достижение технического результата обусловлено тем, что расположение бандажа в прорези обеспечивает минимальный воздушный зазор между статорным и роторными элементами, что, в свою очередь, уменьшает массу и габариты. The achievement of the technical result is due to the fact that the location of the bandage in the slot provides a minimum air gap between the stator and rotor elements, which, in turn, reduces weight and dimensions.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображена ветроэлектрогенераторная установка, вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 в укрупненном масштабе показаны статорный и роторный элементы, вид сверху, на фиг.4 - то же, вид в сечении в воздушном зазоре. The invention is illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows a wind generator, front view, Fig. 2 is the same, top view, Fig. 3 shows in an enlarged scale the stator and rotor elements, top view, Fig. 4 - same sectional view in the air gap.

Ветроэлектрогенераторная установка включает в себя лопасти 1 ветроколес, ветроколеса закреплены в вращающихся узлах 2, которые расположены на поворотном основании 3. Лопасти ветроколес снабжены роторными элементами 4, которые установлены на концах лопастей. В центре основания между ветроколесами укреплен статорный элемент 5. Вращающееся основание 3 установлено на башне 6 и снабжено направляющим стабилизатором 7, который предназначен для установки ветроэлектрогенератора на ветер. The wind generator set includes the blades 1 of the wind wheel, the wind wheels are fixed in the rotating nodes 2, which are located on the rotary base 3. The blades of the wind wheel are equipped with rotor elements 4, which are installed at the ends of the blades. In the center of the base between the wind wheels, the stator element 5 is strengthened. The rotating base 3 is mounted on the tower 6 and is equipped with a guiding stabilizer 7, which is designed to install the wind generator in the wind.

Каждый роторный элемент включает в себя постоянный магнит 8, намагниченный по горизонтальной оси (см. фиг.3). Постоянный магнит закреплен посередине "С-образной " скобой 9 с помощью бандажа 10, который представляет из себя намотку из пропаянной немагнитной проволоки. Статорный элемент представляет из себя двойной Ш-образный магнитопровод с горизонтальными участками 11, связанными в магнитном отношении со скобами 9, и с вертикальным участком 12. На средние элементы Ш-образных магнитопроводов надеты катушки 13, а сами средние элементы представляют из себя сердечники 14 с полюсными наконечниками 16, в которых выполнены прорези 15 таким образом, что (как показано на фиг.3) при магнитном контакте бандаж расположен в прорези центрального сердечника статорного элемента. Роторные скобы 9 закреплены с помощью угольника 17 и винтов 19 на торце (конце) лопасти. Угольник 17 соединен со скобой 9 также с помощью винтов. Два противоположно расположенных наконечника 16 соединены между собой винтами 18, которые проходят через отверстия в одном наконечнике, каналы в сердечнике 14 и резьбовые отверстия в другом наконечнике. Таким образом, на правом (см. фиг.3) наконечнике 16 имеется гладкая наружная поверхность, за исключением прорези 15, а на левом наконечнике 16 - лишь утопленные головки винтов 18. Each rotor element includes a permanent magnet 8, magnetized along the horizontal axis (see figure 3). A permanent magnet is fixed in the middle by a “C-shaped” bracket 9 with a band 10, which is a winding of soldered non-magnetic wire. The stator element is a double U-shaped magnetic circuit with horizontal sections 11, magnetically connected with brackets 9, and with a vertical section 12. Coils 13 are worn on the middle elements of the Sh-shaped magnetic circuits, and the middle elements themselves are cores 14 with pole tips 16, in which the slots 15 are made in such a way that (as shown in figure 3) with magnetic contact the bandage is located in the slot of the Central core of the stator element. Rotor brackets 9 are fixed with a square 17 and screws 19 at the end (end) of the blade. The square 17 is connected to the bracket 9 also with screws. Two opposing tips 16 are interconnected by screws 18 that pass through holes in one tip, channels in the core 14 and threaded holes in the other tip. Thus, on the right (see figure 3) tip 16 has a smooth outer surface, with the exception of the slot 15, and on the left tip 16 - only recessed screw heads 18.

Ветроэлектрогенераторная установка работает следующим образом. Под воздействием набегающего потока воздуха ветроколеса с лопастями 1 приходят во вращение. Установка на ветер осуществляется с помощью хвоста (стабилизатора) 7. При вращении роторные элементы 4 периодически вступают в магнитную связь со статорным элементом 5 с левой и с правой его сторон. При этом периодически коммутируется магнитная цепь: постоянный магнит 8 - скоба 9 - горизонтальные участки 11 - вертикальный участок 12 - сердечник 14 - наконечник 16. Колебания магнитного потока при этом воспринимаются катушкой 13. Наведенная ЭДС передается далее по проводникам к выпрямительной или преобразовательной установкам (не показаны). Для минимизации воздушного зазора и соответственно уменьшения массы и габаритов статорного и роторных элементов крепящий постоянный магниты 8 бандаж 10 (выполненный в виде проволочной обмотки или П-образной стяжки с резьбой на концах) при вращении попадает в прорезь 15, ориентированную вдоль горизонтального участка бандажа (см. фиг.4). Такое исполнение позволяет исключить выступающий участок бандажа из активного воздушного зазора между статорным и роторными элементами. Wind power installation works as follows. Under the influence of the incoming air flow, the wind wheels with blades 1 come into rotation. Installation in the wind is carried out using the tail (stabilizer) 7. During rotation, the rotor elements 4 periodically come into magnetic communication with the stator element 5 on its left and right sides. At the same time, the magnetic circuit is periodically switched: a permanent magnet 8 — bracket 9 — horizontal sections 11 — vertical section 12 — core 14 — tip 16. Fluctuations in the magnetic flux are then perceived by the coil 13. The induced emf is transmitted further along the conductors to the rectifier or converter units (not shown). In order to minimize the air gap and, accordingly, reduce the mass and dimensions of the stator and rotor elements, a permanent retaining magnets 8 band 10 (made in the form of a wire winding or a U-shaped coupler with threads at the ends), when rotated, gets into the slot 15 oriented along the horizontal section of the band (see Fig. 4). This design allows you to exclude the protruding section of the bandage from the active air gap between the stator and rotor elements.

Уменьшенный воздушный зазор кроме уменьшения массы и габаритов обеспечивает минимизацию стоимости ветроэлектрогенераторной установки, а возможность использовании усиленного бандажа повышает надежность устройства. The reduced air gap, in addition to reducing the weight and dimensions, minimizes the cost of the wind power installation, and the ability to use a reinforced brace increases the reliability of the device.

Источники информации
1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М.: Энергоатомиздат, 1983, стр.109 и 110, рис.5.28; 5.29.Sources of information
1. Shefter Ya.I. Using wind power. - M .: Energoatomizdat, 1983, p. 109 and 110, Fig. 5.28; 5.29.

2. Авторское свидетельство СССР 732572 /В.К. Александров, В.Ф. Мосолов - Ветроагрегат/, опубл. БИ 17, 1980, F 03 D 3/30. 2. USSR copyright certificate 732572 / V.K. Alexandrov, V.F. Mosolov - Windmill /, publ. BI 17, 1980, F 03 D 3/30.

3. Авторское свидетельство СССР 861716 /И.П. Копылов, Т.В. Лядова - Безредукторный ветроагрегат /опубл. БИ 11, 1981, F 03 D 1/00. 3. USSR copyright certificate 861716 / I.P. Kopylov, T.V. Lyadova - Gearless wind turbine / publ. BI 11, 1981, F 03 D 1/00.

Claims

A wind generator installation comprising a tower, a rotary base on which wind wheels and a stator element with a core are mounted, the latter being connected through air gap to rotor elements made in the form of permanent magnets with pole tips and installed on the ends of the blades of the wind wheel, characterized in that Slots are made in the core of the stator element, and the permanent magnet of the rotor element is provided with a bandage installed in the slot of the core of the stator element.