RU2334895C1

RU2334895C1 - Segment-type windmill

Info

Publication number: RU2334895C1
Application number: RU2007111234/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко (RU); Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to wind-power engineering and can be used for power production. The segment-type windmill incorporates a tower, windwheel with a horizontal shat, a generator and a rotary base. The said tower is made up of rods forming triangles with a common side whereto a hub assembly with the windwheel shaft is attached, the windwheel shaft being furnished with the blades. The rotary base and hub assembly are jointed together by rods. The windwheel blades carry rotor elements in magnetic contact with the stator elements, the rods jointing the rotary base to hub assembly being furnished with the stator elements.

EFFECT: reduced weight and sixes, possibility of adjusting rotary velocity of rotor and stator elements arranged on windwheel rotation radius.

4 dwg

Description

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

Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотного ветроколеса, снабженного устройством установки на ветер [1].A known design of the generator with the location on the tower of a rotary wind wheel equipped with a device for installation in the wind [1].

Данный ветроагрегат имеет башню традиционного типа.This wind turbine has a traditional type of tower.

Известен также ветрогенератор [2], который содержит башню, две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса с горизонтальной осью, установленные на стойках (башнях) рам, поддерживающие тележки, мультипликаторы, генераторы и поворотные основания, отличающиеся тем, что рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство.Also known is a wind generator [2], which contains a tower, two angled frames connected to a support at the junction with the central support unit, wind wheels with a horizontal axis, mounted on frames (towers) of frames, supporting trolleys, animators, generators and rotary bases characterized in that the frames are provided with hinges installed in the central support unit and have guiding mechanisms and a synchronizing device.

Недостатком данного устройства является наличие ветроколесных стоек с генераторами традиционного классического типа, не обеспечивающими высокие линейные скорости относительно перемещения ротора и статора.The disadvantage of this device is the presence of wind-struts with generators of the traditional classical type that do not provide high linear speeds relative to the movement of the rotor and stator.

Из известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветрогенератор [4] сегментного типа, который включает в себя: башню, выполненную в виде пространственной фигуры, которая составлена из стержней, являющихся катетами двух прямоугольных треугольников с общим катетом (стержнем) и гипотенузами (стержнями), при этом дугообразный стержень соединяет вершины данных треугольников. Продолжением верхнего стержня является подшипниковый узел, в котором вращается ступица ветроколеса, имеющего лопасти, которые соединены ферромагнитной роторной пластиной, являющейся одновременно концевой аэродинамической шайбой. Роторные пластины входят в периодический магнитный контакт со статорным элементом, укрепленном на криволинейном стержне. Стержни имеют в средней части перемычку, на которой укреплен руль, который также скреплен со стержнем. Дугообразные стержни соединены с опорой, установленной в шарнире, закрепленном на опорной плите.Of the known analogues, the closest to the claimed combination of essential features is a segment type wind generator [4], which includes: a tower made in the form of a spatial figure, which is composed of rods that are legs of two rectangular triangles with a common leg (rod) and hypotenuses (rods), while an arcuate rod connects the vertices of these triangles. A continuation of the upper rod is a bearing assembly in which the hub of a wind wheel rotates, having blades that are connected by a ferromagnetic rotor plate, which is also the end aerodynamic washer. The rotor plates enter into periodic magnetic contact with a stator element mounted on a curved rod. The rods have a jumper in the middle part, on which the steering wheel is mounted, which is also fastened to the rod. Arcuate rods are connected to a support mounted in a hinge mounted on a base plate.

Недостатками устройства являются большие массогабаритные показатели, связанные с тем, что вертикальные стержни не входят в число элементов, несущих статорные модули (статорные элементы).The disadvantages of the device are the large overall dimensions associated with the fact that the vertical rods are not included in the number of elements carrying stator modules (stator elements).

Изобретение направлено на уменьшение массы башни при увеличении статорных модулей.The invention is aimed at reducing the mass of the tower while increasing the stator modules.

Это достигается тем, что ветроэлектроагрегат сегментного типа, содержит башню, ветроколесо с горизонтальной осью, генератор и поворотное основание, башня составлена из стержней, образующих треугольники, имеющие общую сторону, к которой прикреплен ступичный узел с осью ветроколеса, которое снабжено лопастями, поворотное основание и ступичный узел соединены стержнями, на лопастях ветроколеса установлены роторные элементы, имеющие магнитный контакт со статорными элементами, выполнен таким образом, что стержни, соединяющие поворотное основание со ступичным узлом, снабжены статорными элементами.This is achieved by the fact that the segment type wind turbine contains a tower, a wind wheel with a horizontal axis, a generator and a rotary base, the tower is composed of rods forming triangles having a common side to which a hub unit with a wind wheel axis is attached, which is equipped with blades, a rotary base and the hub unit is connected by rods, rotor elements are installed on the blades of the wind wheel, having magnetic contact with the stator elements, made in such a way that the rods connecting the rotary with a hub unit, equipped with stator elements.

Достижение технического результата обусловлено наличием жесткой связи поворотного основания со ступичным узлом, при этом данных связей минимум две и они одновременно являются фактически статорами, то есть несут две функции.The achievement of the technical result is due to the presence of a rigid connection of the rotary base with the hub unit, while these connections are at least two and they are actually stators, that is, they have two functions.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где схематично показан общий вид ветроэлектроагрегата сегментного типа спереди - фиг.1, вид сбоку - фиг.2, вид сзади - фиг.3 и вид сверху - фиг.4.The invention is illustrated by drawings, which schematically shows a General view of a wind turbine of a segment type in front - Fig. 1, side view - Fig. 2, rear view - Fig. 3 and top view - Fig. 4.

Ветроэлектроагрегат содержит башню 1, поворотное основание 2, стойку 3, стяжку 4, стержни 5 со статорными элементами, которые, в свою очередь, содержат сердечники 6 с катушками 7 и дополнительные сердечники 8, ступичный узел 9 с ветроколесом, имеющим лопасти 10, с установленными на них роторными элементами 11 - постоянными магнитами (в случае классического исполнения синхронного генератора). Также к ступичному узлу прикреплена балка 12, второй конец которой соединен с раскосами 13, присоединенными к стержням 5, при этом раскосы и балка несут направляющие плоскости 14 поворота на ветер. Ступичный узел имеет вал 15, который вращается в подшипниках обоймы. На лопасти воздействует ветровой поток на фиг.2 слева направо.The wind generator includes a tower 1, a rotary base 2, a rack 3, a coupler 4, rods 5 with stator elements, which, in turn, contain cores 6 with coils 7 and additional cores 8, a hub unit 9 with a wind wheel having blades 10, with installed on them with rotor elements 11 - permanent magnets (in the case of the classical execution of a synchronous generator). Also, a beam 12 is attached to the hub assembly, the second end of which is connected to the braces 13 connected to the rods 5, while the braces and the beam bear the guiding planes 14 of turning into the wind. The hub assembly has a shaft 15 that rotates in the bearings of the cage. The blades are affected by the wind flow in FIG. 2 from left to right.

Ветроэлектроагрегат сегментного типа работает следующим образом: под воздействием ветрового потока лопасти 10 ветроколеса приходят во вращение. Далее приходят во вращение роторные элементы, модулируя магнитный поток со статорных элементов, электрическая энергия отдается в сеть. По смене направления ветра, вследствие того, что плоскости 14 смещены от оси вращения ветроколеса, возникает ориентирующий момент, под воздействием которого ветроколесо располагается в плоскости, перпендикулярной направлению ветрового потока за рулем.The segment type wind power unit works as follows: under the influence of the wind flow, the blades 10 of the wind wheel come into rotation. Then the rotor elements come into rotation, modulating the magnetic flux from the stator elements, electrical energy is given to the network. By changing the direction of the wind, due to the fact that the plane 14 is offset from the axis of rotation of the wind wheel, an orienting moment arises, under the influence of which the wind wheel is located in a plane perpendicular to the direction of the wind flow at the wheel.

Достоинством данного ветроэлектроагрегата сегментного типа является улучшение массогабаритных характеристик башни, поскольку стержни рассчитываются лишь на массу пространственной фигуры с ветроколесом, а статоры располагаются на стержнях, соединяющих основание со ступичным узлом, при этом подключением отдельных статорных элементов можно регулировать окружные скорости ротора и статора, за счет того, что статорные элементы располагаются по радиусу вращения ветроколеса.The advantage of this segment type wind power unit is the improvement of the tower’s weight and size characteristics, since the rods are designed only for the mass of the spatial figure with the wind wheel, and the stators are located on the rods connecting the base with the hub unit, while connecting the individual stator elements, it is possible to adjust the circumferential speeds of the rotor and stator, due to the fact that the stator elements are located along the radius of rotation of the wind wheel.

Источники информацииInformation sources

1. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983, стр.109-110, рис 5.28, 5,29.1. Shefter Ya.I. Using wind power. M .: Energoatomizdat, 1983, pp. 109-110, Fig. 5.28, 5.29.

2. Патент РФ № 2187019 / А.М.Литвиненко - Ветроэнергетическая установка / Опубл. БИ № 22, 2002, F03 05/04, заявка № 2001101581/06 от 16.01.2001.2. RF patent No. 2187019 / A. M. Litvinenko - Wind power installation / Publ. BI No. 22, 2002, F03 05/04, application No. 2001101581/06 of January 16, 2001.

3. Авторское свидетельство СССР № 861716/И.П.Копылов, Т.В.Лядова - Безредукторный ветроагрегат/ Опубл. БИ № 11, 1981, F03D 1/00.3. USSR author's certificate No. 861716 / IP Kopylov, TV Lyadova - Gearless wind turbine / Publ. BI No. 11, 1981, F03D 1/00.

4. Патент РФ, № 2286478/ А.М.Литвиненко - Ветроэлектроагрегат сегментного типа / Опубл. БИ № 30 от 10.07.2006, F03 D9/00, заявка № 2005102247/06 от 31.01.2005.4. Patent of the Russian Federation, No. 2286478 / A. M. Litvinenko - Segment-type wind power unit / Publ. BI No. 30 dated 07/10/2006, F03 D9 / 00, application No. 2005102247/06 dated January 31, 2005.

Claims

A segmental type wind turbine comprising a tower, a horizontal-axis wind wheel, a generator and a rotary base, the tower is composed of rods forming triangles having a common side to which a hub unit with a wind wheel axis is attached, which is provided with blades, the rotary base and the hub unit are connected by rods, rotor elements are installed on the blades of the wind wheel, having magnetic contact with the stator elements, characterized in that the rods connecting the rotary base with the hub unit, with abzheny stator elements.