RU2395715C1

RU2395715C1 - End double-rotor wind generator

Info

Publication number: RU2395715C1
Application number: RU2009112922/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Пустынников (RU); Сергей Владимирович Пустынников
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-07-27

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: wind generator includes two wind wheels, each of which is connected to independent shaft provided with possibility of rotation to different sides in bearing supports fixed in the housing; at that, one shaft is connected to rotor from ferromagnetic material. Two coaxially located rotors are made in the form of discs with equal even number of pole protrusions on each of them. On the first rotor around pole protrusions there arranged is single-phase winding the outputs of which are connected to contact rings located on rotor shaft; at that, contact rings through brushes are connected to the outputs fixed on the housing. On the second rotor on pole protrusions there arranged are constant magnets so that diametrically located magnets are directed to opposite poles relative to each other; at that, the second rotor is connected to wind motor by means of its shaft, and wind wheels are located on ends of wind generator.

EFFECT: simplifying the design, decreasing dimensions, reducing energy losses and improving operating reliability of wind generator.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим агрегатам, предназначенным для заряда аккумуляторных батарей и электропитания различных потребителей, например электроосветительных приборов, радио- и телеприемников и др., на объектах без электроснабжения.The invention relates to the field of wind energy, and in particular to wind power units intended for charging batteries and powering various consumers, for example, electric lighting devices, radio and television receivers, etc., at facilities without power supply.

Известно, что в различных устройствах ветрогенераторов применяется обычный генератор постоянного тока, приводимый во вращение одним ветроколесом. Недостатком такой конструкции является то, что при малых скоростях ветра, энергия, получаемая от генератора очень незначительна, и, следовательно, уменьшается область применения таких ветрогенераторов.It is known that in various devices of wind generators a conventional direct current generator is used, driven by rotation of one wind wheel. The disadvantage of this design is that at low wind speeds, the energy received from the generator is very small, and, therefore, the scope of such wind generators is reduced.

Известна ветроэлектростанция (Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. - М.: изд. Министерства сельского хозяйства, 1957, с.104-105), принятая в качестве прототипа, которая состоит из ветродвигателя, имеющего два соосных ветроколеса, вращающихся в разные стороны. Одно ветроколесо соединено со статором, а другое ветроколесо соединено с ротором генератора постоянного тока. Статор так же, как и ротор, имеет возможность вращаться в своих подшипниках. Ротор и статор генератора постоянного тока приводятся во вращение от валов ветроколес через редуктор, состоящий из зубчатых колес и двух шестерен одинакового размера, помещенных на валах статора и ротора.Known wind power (Shefter Y.I., Rozhdestvensky IV. Inventor of wind turbines and wind turbines. - M .: ed. Of the Ministry of Agriculture, 1957, p.104-105), adopted as a prototype, which consists of a wind turbine having two coaxial wind wheels rotating in different directions. One wind wheel is connected to the stator, and the other wind wheel is connected to the rotor of the DC generator. The stator, like the rotor, has the ability to rotate in its bearings. The rotor and stator of the DC generator are driven from the shafts of the wind wheels through a gearbox consisting of gears and two gears of the same size, placed on the shafts of the stator and rotor.

Недостатком такого устройства является конструктивная сложность узлов для механической передачи энергии от ветроколес к генератору постоянного тока - валы ветроколес находятся внутри друг друга и вал, вращающий статор, должен иметь подшипниковые опоры; статор должен иметь другие подшипниковые опоры для своего вращения; для передачи механической энергии от ветроколес к статору и ротору применяется редуктор. Все это значительно усложняет конструкцию устройства, увеличивает габариты, снижает надежность его работы и увеличивает механические потери при передаче энергии.The disadvantage of this device is the structural complexity of the nodes for the mechanical transfer of energy from wind turbines to a direct current generator - the shafts of the wind wheels are inside each other and the shaft rotating the stator must have bearing bearings; the stator must have other bearing supports for its rotation; a gearbox is used to transfer mechanical energy from the wind wheels to the stator and rotor. All this greatly complicates the design of the device, increases the size, reduces the reliability of its operation and increases mechanical losses during energy transfer.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов, уменьшение потерь энергии, увеличение надежности работы устройства.The objective of the invention is to simplify the design, reduce the size, reduce energy loss, increase the reliability of the device.

Данная задача достигается тем, что торцевой двухроторный ветрогенератор так же, как и прототип, содержит два ветроколеса, каждое из которых соединено с независимым валом, выполненным с возможностью вращения в разные стороны в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе, а один вал соединен с ротором из ферромагнитного материала.This task is achieved in that the end-rotor wind generator, as well as the prototype, contains two wind wheels, each of which is connected to an independent shaft, made with the possibility of rotation in different directions in the bearings mounted in the housing, and one shaft is connected to the rotor from ferromagnetic material.

Согласно изобретению торцевой двухроторный ветрогенератор имеет два соосно расположенных ротора из ферромагнитного материала, имеющих форму дисков с одинаковым четным количеством полюсных выступов на каждом роторе. На первом роторе вокруг полюсных выступов размещена однофазная обмотка, выводы которой подключены к контактным кольцам, расположенным на валу ротора, а контактные кольца через щетки подключены к выводам, закрепленным на корпусе. На втором роторе на полюсных выступах размещены постоянные магниты, так что диаметрально расположенные магниты направлены разнополярно относительно друг друга, при этом второй ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, а ветроколеса расположены по торцам ветрогенератора.According to the invention, the front two-rotor wind generator has two coaxially arranged rotors of ferromagnetic material, having the form of disks with the same even number of pole protrusions on each rotor. A single-phase winding is placed on the first rotor around the pole protrusions, the terminals of which are connected to slip rings located on the rotor shaft, and the slip rings are connected through brushes to the terminals mounted on the housing. Permanent magnets are placed on the second rotor on the pole ledges, so that the diametrically located magnets are directed opposite to each other, while the second rotor is connected to the wind wheel using its shaft, and the wind wheels are located at the ends of the wind generator.

Изобретение имеет следующие преимущества перед устройством прототипа.The invention has the following advantages over the prototype device.

Использование двух соосно расположенных роторов из ферромагнитного материала, имеющих форму дисков с одинаковым четным количеством полюсных выступов на каждом роторе и вращающихся в разные стороны, позволяет так же, как и в устройстве прототипа, получить вращающееся с удвоенной скоростью относительно рабочей обмотки магнитное поле, однако в заявляемом устройстве каждый ротор имеет свой независимый механический вал, нет необходимости в дополнительных подшипниковых опорах для вращения статора и отсутствует редуктор для передачи механической энергии от ветроколес. Все это значительно упрощает конструкцию устройства, уменьшает габариты, повышает надежность его работы и уменьшает механические потери при передаче энергии.The use of two coaxially arranged rotors of ferromagnetic material, having the form of disks with the same even number of pole protrusions on each rotor and rotating in different directions, makes it possible, as in the prototype device, to obtain a magnetic field rotating at double speed relative to the working winding, but in the claimed device, each rotor has its own independent mechanical shaft, there is no need for additional bearing bearings for rotation of the stator and there is no gearbox for transmitting mechanical energy from wind wheels. All this greatly simplifies the design of the device, reduces the size, increases the reliability of its operation and reduces mechanical losses during energy transfer.

Применение на первом роторе однофазной обмотки, размещенной вокруг полюсных выступов, позволяет максимально упростить технологию изготовления ротора и избавиться от лобовых частей обмотки, что позволяет уменьшить габариты и упростить конструкцию заявляемого устройства, а также значительно уменьшить магнитный поток рассеяния и индуктивность рассеяния обмотки, что приводит к уменьшению потерь энергии в обмотке.The use on the first rotor of a single-phase winding, placed around the pole ledges, allows to simplify the manufacturing technology of the rotor and get rid of the frontal parts of the winding, which allows to reduce the dimensions and simplify the design of the inventive device, as well as significantly reduce the magnetic flux scattering and the leakage inductance of the winding, which leads to reduce energy loss in the winding.

В предлагаемом устройстве ветроколеса расположены не вплотную, как в устройстве прототипа, а расположены по торцам ветрогенератора, т.е. разнесены на достаточное расстояние относительно друг друга, что позволяет уменьшить их вредное аэродинамическое влияние друг на друга и увеличить надежность работы устройства.In the proposed device, the wind wheels are not located closely, as in the prototype device, but are located at the ends of the wind generator, i.e. spaced a sufficient distance relative to each other, which reduces their harmful aerodynamic effects on each other and increase the reliability of the device.

На чертеже показано главное продольное сечение торцевого двухроторного ветрогенератора.The drawing shows the main longitudinal section of the front two-rotor wind generator.

Устройство содержит первый ротор 1 и второй ротор 2, выполненные из ферромагнитного материала и имеющие форму дисков с одинаковым четным количеством полюсных выступов. Вокруг полюсных выступов первого ротора 1 размещена однофазная обмотка 3, выводы которой подключены к контактным кольцам 4, расположенным на валу 5, а контактные кольца 4 через щетки 6 подключены к выводам 7, закрепленным на корпусе 8. Второй ротор 2 имеет на полюсных выступах постоянные магниты 9, размещенные таким образом, что диаметрально расположенные магниты направлены разнополярно относительно друг друга, создавая замкнутое магнитное поле, проходящее через полюсные выступы ротора 1. Второй ротор 2 посажен на вал 10 соосно с первым ротором 1. Оба вала 5, 10 закреплены в корпусе 8 с помощью подшипниковых узлов 11, 12. На валах 5, 10 посажены также два ветроколеса 13, 14, лопасти которых ориентированы таким образом, что при одинаково набегающем потоке ветра они будут вращаться в разные стороны.The device comprises a first rotor 1 and a second rotor 2 made of ferromagnetic material and having the form of disks with the same even number of pole protrusions. Around the pole protrusions of the first rotor 1 there is a single-phase winding 3, the terminals of which are connected to the contact rings 4 located on the shaft 5, and the contact rings 4 are connected through the brushes 6 to the terminals 7 mounted on the housing 8. The second rotor 2 has permanent magnets on the pole protrusions 9, arranged in such a way that the diametrically located magnets are directed opposite to each other, creating a closed magnetic field passing through the pole protrusions of the rotor 1. The second rotor 2 is mounted on the shaft 10 coaxially with the first rotor 1 Both shafts 5, 10 are fixed in the housing 8 by means of bearing assemblies 11, 12. Two shafts 13, 14 are also planted on the shafts 5, 10, the blades of which are oriented in such a way that they will rotate in different directions with the same incoming wind stream.

Устройство работает следующим образом. Под воздействием воздушного потока ветроколеса 13, 14 вращают роторы 1, 2 в разные стороны с угловой скоростью ω. Постоянные магниты 9, расположенные на роторе 2, создают замкнутое магнитное поле, вращающееся относительно полюсных выступов ротора 1 со скоростью 2·ω. В однофазной обмотке 3 генерируется рабочее напряжение, которое через контактные кольца 4 и щетки 6 подается к выводам 7.The device operates as follows. Under the influence of the air flow of the wind wheel 13, 14 rotors 1, 2 rotate in different directions with an angular velocity ω. Permanent magnets 9 located on the rotor 2, create a closed magnetic field that rotates relative to the pole projections of the rotor 1 with a speed of 2 · ω. In a single-phase winding 3, an operating voltage is generated, which is supplied through the contact rings 4 and brushes 6 to the terminals 7.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет значительно упростить конструкцию, уменьшить габариты, уменьшить потери энергии и увеличить надежность его работы.Thus, the proposed device can significantly simplify the design, reduce the size, reduce energy loss and increase the reliability of its operation.

Claims

An end-rotor wind generator containing two wind wheels, each of which is connected to an independent shaft, made to rotate in different directions in bearing bearings fixed in the housing, and one shaft is connected to a rotor of ferromagnetic material, characterized in that the two coaxially located rotors are made in the form of disks with the same even number of pole protrusions on each, while on the first rotor around the pole protrusions there is a single-phase winding, the terminals of which are connected to the contact pole the spacers located on the rotor shaft, and the contact rings through the brushes are connected to the terminals mounted on the housing, and on the second rotor on the pole ledges are placed permanent magnets so that the diametrically arranged magnets are directed opposite to each other, while the second rotor is connected to the wind wheel when help of its shaft, and the wind wheels are located at the ends of the wind generator.