RU2390653C1

RU2390653C1 - Gear-free wind electric plant

Info

Publication number: RU2390653C1
Application number: RU2008143885/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко (RU); Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-27

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: gear-free wind electric plant includes tower, turning base equipped with wind wheel with segmental rotor elements and hub installed in bearings, bracket with segmental stator element and tail guide element. In addition, turning base is equipped with bracket with segmental stator element. Wind wheel is provided with spokes and rim on which there fixed are segmental end-type rotor elements having magnetic contact to segmental stator elements between which the tower of wind electric plant is located.

EFFECT: high manufacturability and modularity combined with satisfactory weighing-out, decreasing the load on tower and reducing its cost.

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.

Известен агрегат [1], который содержит поворотное ветроколесо, магнитную систему с обмотками, в зазоре которой помещается ротор, причем магнитная система расположена на основании, размещенного в зоне нижнего положения лопастей, а лопасти снабжены ферромагнитными зубчатыми пластинами, составляющими ротор, пластины проходят через воздушный зазор системы.A known unit [1], which contains a rotary wind wheel, a magnetic system with windings, in the gap of which a rotor is placed, the magnetic system is located on a base located in the zone of the lower position of the blades, and the blades are equipped with ferromagnetic gear plates making up the rotor, the plates pass through the air system clearance.

Недостатком данного устройства является увеличенная масса ротора, который фактически имеет диаметр, равный диаметру самого ветроколеса, что в случае больших ветроколес 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 practically unacceptable in the case of large wind wheels.

Из известных аналогов, наиболее близких к заявленному по совокупности существенных признаков, является ветроагрегат [2], содержащий башню, поворотное основание, снабженное хвостом и сегментным элементом, и концевые сегментные роторные элементы, ветроколесо со ступицей, установленной в подшипнике на роторной оси, и лопастями с сегментными элементами.Of the known analogues that are closest to the claimed combination of essential features, is a wind unit [2] containing a tower, a swivel base equipped with a tail and a segment element, and end segment rotor elements, a wind wheel with a hub mounted in a bearing on the rotor axis, and blades with segment elements.

Недостатком данного устройства является неудовлетворительная развесовка относительно вертикальной оси башни, связанная с большой массой статора и необходимостью ее компенсации путем увеличения массы хвостаThe disadvantage of this device is the unsuccessful weighting relative to the vertical axis of the tower, associated with the large mass of the stator and the need for its compensation by increasing the mass of the tail

Изобретение направлено на улучшение степени развесовки головки ветроэлектроагрегата.The invention is aimed at improving the degree of weight distribution of the head of a wind turbine.

Это достигается за счет того, что в безредукторном ветроэлектроагрегате, содержащем башню, поворотное основание, снабженное ветроколесом с сегментными роторными элементами и установленной в подшипнике ступицей, кронштейном с сегментным статорным элементом и хвостовым направляющим элементом, согласно изобретению поворотное основание дополнительно снабжено кронштейном с сегментным статорным элементом, ветроколесо выполнено со спицами и ободом, на котором укреплены сегментные роторные элементы торцевого типа, имеющие магнитный контакт с сегментными статорными элементами, между которыми расположена башня ветроэлектроагрегата.This is achieved due to the fact that in a gearless wind turbine containing a tower, a rotary base equipped with a wind wheel with segmented rotor elements and a hub installed in the bearing, an arm with a segment stator element and a tail guide element, according to the invention, the rotary base is additionally equipped with an arm with a segment stator element , the wind wheel is made with knitting needles and a rim on which segmented rotor end-face elements with a magnetic contact are mounted kt Segmental stator elements between which the tower vetroelektroagregata.

Получение технического результата достигается за счет лучшей развесовки по сравнению с прототипом.Obtaining a technical result is achieved due to better weight distribution in comparison with the prototype.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показан заявленный безредукторный ветроэлектроагрегат, вид спереди, вариант с ветроколесом за башней, на фиг.2 - то же - вид сверху, на фиг.3 - вариант ветроэлектроагрегата с ветроколесом, расположенным перед башней, вид сверху, на фиг.4 - более подробно магнитная система статоров и роторов торцевого типа, соответствующая варианту, показанная на фиг.1.The invention is illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows the declared gearless wind turbine, front view, a variant with a wind wheel behind the tower, Fig. 2 is the same top view, Fig. 3 is a variant of a wind turbine with a wind wheel located in front of the tower, view on top, in Fig.4 - in more detail, the magnetic system of stators and rotors of the end type, corresponding to the variant shown in Fig.1.

Безредукторный ветроэлектроагрегат включает в себя башню 1, статорные сегментные элементы 2, укрепленные с помощью кронштейнов 3 на поворотном основании 4, причем на этом основании также укреплено вращающееся ветроколесо со спицами 5 и ободом 6. На ободе 6 укреплены статорные элементы 2, которые имеют магнитный контакт со статорными элементами. Ветроэлектроагрегат, показанный на фиг.2, имеет сегментные статорные элементы, расположенные на поворотном основании по бокам башни, при этом ветроколесо расположено за башней (по ветровому потоку), при этом колесо имеет утолщенную ось, к которой с помощью балки 8 укреплен хвостовой направляющий элемент 9.Gearless wind turbine includes a tower 1, stator segment elements 2, mounted with brackets 3 on a rotary base 4, and on this base a rotating wind wheel with spokes 5 and rim 6 is also strengthened. Stator elements 2 that have magnetic contact are mounted on rim 6 with stator elements. The wind generator, shown in figure 2, has segmented stator elements located on a rotary base on the sides of the tower, while the wind wheel is located behind the tower (along the wind flow), while the wheel has a thickened axis to which the tail guide element is attached using beam 8 9.

Ветроэлектроагрегат, показанный на фиг.3, имеет аналогичное устройство, но только ветроколесо с ободом 6 и роторными элементами 7 расположено перед башней по ходу потока воздуха, а за ветроколесом также по бокам башни расположены статорные элементы 2. К подвижному основанию 4 с помощью балки 8 прикреплен направляющий хвостовой элемент 9. На фиг.4 более подробно показано устройство магнитных систем. К втулке 10 ветроколеса с помощью спиц 11 прикреплен обод 6. На нем с помощью скоб 12 и винта 13 установлены роторные элементы 7 торцевого типа, которые через воздушный зазор 14 коммутируют магнитный поток, проходящий по магнитопроводам 15, создаваемый постоянным магнитом 16. Соответствующая ЭДС улавливается катушкой 17. Магнитопроводы статора установлены на несущей конструкции 18 статорного элемента и прикрыты обтекаемым аэродинамическим кожухом 19.The wind generator shown in Fig. 3 has a similar device, but only a wind wheel with a rim 6 and rotor elements 7 is located in front of the tower along the air flow, and behind the wind wheel there are also stator elements 2. Towards the movable base 4 using beam 8 a guiding tail element 9 is attached. Figure 4 shows in more detail the arrangement of magnetic systems. A rim 6 is attached to the bushing 10 of the wind wheel with the help of knitting needles 11. On it with the help of brackets 12 and a screw 13 are installed end-face rotor elements 7, which through the air gap 14 commute the magnetic flux passing through the magnetic circuits 15 created by the permanent magnet 16. The corresponding EMF is captured coil 17. The stator magnetic circuits are mounted on the supporting structure 18 of the stator element and are covered by a streamlined aerodynamic casing 19.

Работа устройства в принципе не отличается от прототипа, за исключением более выгодной развесовки. В частности, в агрегате, показанном на фиг.2, появляется возможность увеличения массогабаритных показателей статорных элементов, которые уравновешивают за счет расположения по бокам башни ветроколеса с хвостовым элементом. При этом вынос статорных элементов относительно оси башни минимален, что способствует уменьшению момента инерции при поворотах на ветер. У ветроагрегата, показанного на фиг.3, наблюдается сходная ситуация, но только масса хвостовой балки уравновешена ветроколесом, что дает возможность увеличить массу роторных элементов. И в том, и в другом случае увеличение массы и габаритов статорных или роторных элементов приводит к увеличению глубины модуляции магнитного потока, а следовательно, и вырабатываемого напряжения.The operation of the device, in principle, does not differ from the prototype, with the exception of a more advantageous weight distribution. In particular, in the unit shown in figure 2, it becomes possible to increase the overall dimensions of the stator elements, which balance due to the location of the wind wheel with the tail element on the sides of the tower. In this case, the removal of stator elements relative to the axis of the tower is minimal, which helps to reduce the moment of inertia when turning to the wind. The wind turbine shown in Fig. 3 has a similar situation, but only the mass of the tail boom is balanced by the wind wheel, which makes it possible to increase the mass of rotor elements. And in fact, and in another case, an increase in the mass and dimensions of the stator or rotor elements leads to an increase in the depth of modulation of the magnetic flux, and hence the generated voltage.

Технико-экономическим преимуществом заявленного ветроэлектроагрегата является высокая технологичность и модульность, сочетаемая с удовлетворительной развесовкой, что в свою очередь позволяет уменьшить нагрузку на башню и, следовательно, снизить ее стоимость.The technical and economic advantage of the declared wind power unit is high adaptability and modularity, combined with a satisfactory weight distribution, which in turn allows to reduce the load on the tower and, therefore, reduce its cost.

Источник информации.The source of information.

1. Авторское свидетельство СССР №861716 /И.П.Копылов, Т.В.Лядова. - Безредукторный ветроагрегат/ Опубл. Бюл. №11, 1981, МКК 7 F03D 1/00.1. USSR Copyright Certificate No. 861716 / IP Kopylov, T. V. Lyadova. - Gearless wind turbine / Publ. Bull. No. 11, 1981, MKK 7 F03D 1/00.

2. Патент РФ №2208700 /А.М.Литвиненко, В.А.Баркалов. - Безредукторный ветроэлектроагрегат./ Опубл. Бюл. №20, 2003, заявка 2001129401/06 от 31.10.01, МПК 7 F03D 9/00.2. RF patent No. 2208700 / A. M. Litvinenko, V. A. Barkalov. - Gearless wind turbine. / Publ. Bull. No. 20, 2003, application 2001129401/06 dated 10.31.01, IPC 7 F03D 9/00.

Claims

Gearless wind power unit containing a tower, a rotary base equipped with a wind wheel with segmented rotor elements and a hub mounted in bearings, a bracket with a segment stator element and a tail guide element, characterized in that the rotary base is additionally equipped with a bracket with a segment stator element, the wind wheel is made with spokes and a rim on which end-face segmented rotor elements are mounted having magnetic contact with segmented stator elements s between which the tower vetroelektroagregata.