RU2540415C2 - Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка - Google Patents

Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка Download PDF

Info

Publication number
RU2540415C2
RU2540415C2 RU2012113136/07A RU2012113136A RU2540415C2 RU 2540415 C2 RU2540415 C2 RU 2540415C2 RU 2012113136/07 A RU2012113136/07 A RU 2012113136/07A RU 2012113136 A RU2012113136 A RU 2012113136A RU 2540415 C2 RU2540415 C2 RU 2540415C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
rotor
module
wind power
installation according
Prior art date
Application number
RU2012113136/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012113136A (ru
Inventor
Петер ХАЙН
Original Assignee
Фенповер ГмбХ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фенповер ГмбХ filed Critical Фенповер ГмбХ
Publication of RU2012113136A publication Critical patent/RU2012113136A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2540415C2 publication Critical patent/RU2540415C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/38Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary
    • H02K21/44Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary with armature windings wound upon the magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетической или гидроэнергетической установке для генерирования электрической энергии. Технический результат заключается в повышении генерируемой мощности при сохранении простоты конструкции. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка содержит по меньшей мере один пропеллер (30) и по меньшей мере один генератор (60) с ротором (110) и статором (500). Статор образован по меньшей мере двумя механически и электрически независимыми друг от друга статорными модулями (100), которые взаимодействуют с ротором и каждый из которых включает в себя по меньшей мере один собственный магнит (130) и по меньшей мере одну катушку (140), через которую проходит по меньшей мере часть магнитного потока указанного магнита. Каждый статорный модуль образует вместе с ротором собственный магнитный контур (120), причем при вращении ротора относительно статора каждый статорный модуль генерирует собственное выходное напряжение. 11 з.п. ф-лы, 21 ил.

Description

Изобретение относится к ветроэнергетической или гидроэнергетической установке согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Получение электроэнергии при помощи ветра осуществляется с давних пор посредством ветровых колес, размеры которых становятся все больше. Мощность энергетической установки зависит в том числе и от диаметра ветрового колеса. Для достижения более высокой мощности требуется увеличить диаметр ветрового колеса и длину лопастей пропеллера. Так как окружная скорость вершин пропеллера технически ограничена, то частота вращения не может быть большой.
В основе изобретения лежит задача создать ветроэнергетическую или гидроэнергетическую установку, которая может генерировать большую электрическую мощность и при этом имеет простую и легкую конструкцию.
Эта задача решена путем создания ветроэнергетической или гидроэнергетической установки согласно п.1 формулы изобретения. Выгодные варианты выполнения ветроэнергетической или гидроэнергетической установки согласно изобретению описаны в зависимых пунктах формулы.
Согласно изобретению предложена ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка для генерирования электрической энергии, содержащая по меньшей мере один пропеллер и по меньшей мере один генератор, который включает в себя ротор и статор. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка отличается тем, что статор образован по меньшей мере двумя механически и электрически независимыми друг от друга статорными модулями, взаимодействующими с ротором, каждый из которых содержит по меньшей мере один собственный магнит и по меньшей мере одну катушку, через которую проходит по меньшей мере часть магнитного потока указанного магнита. Каждый статорный модуль образует вместе с ротором собственный магнитный контур и при движении ротора относительно статора генерирует собственное выходное напряжение.
Существенное преимущество ветроэнергетической или гидроэнергетической установки согласно изобретению состоит в том, что благодаря выполнению статора в виде отдельных статорных модулей обеспечивается возможность очень простого монтажа статора, в частности на большой высоте над землей, что является обычным для ветроэнергетических установок. Для монтажа статора не требуется, как в известных ветроэнергетических или гидроэнергетических установках, транспортировать и устанавливать целиком весь статор, а можно при помощи крана доставлять к месту монтажа статорные модули и устанавливать их на месте.
Следующее существенное преимущество ветроэнергетической или гидроэнергетической установки согласно изобретению состоит в том, что при наличии дефекта можно заменить отдельные статорные модули. Таким образом, не требуется заменять весь статор, благодаря чему можно сэкономить затраты на ремонт.
Дополнительное преимущество ветроэнергетической или гидроэнергетической установки согласно изобретению состоит в том, что все конструктивные элементы, которые при работе нагреваются и, при необходимости, должны охлаждаться во избежание превышения предельных температур, расположены в статоре генератора. Охлаждение статора снаружи можно осуществить технически сравнительно просто и экономично. Магнитопроводящие элементы ротора, которые могут нагреваться вследствие перемагничивания или вихревых токов, а также от статора в результате теплопередачи и/или излучения, могут быть выполнены некритичными к температуре и не нуждаться в дополнительном охлаждении. Другими словами, преимущество ветроэнергетической или гидроэнергетической установки согласно изобретению состоит в том, что охлаждать нужно лишь участки статора, а ротор можно не охлаждать, даже при генерировании очень больших электрических мощностей.
Катушки статорных модулей могут быть электрически соединены друг с другом, чтобы в зависимости от выполнения электрической сети энергоснабжения, к которой подключена ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка, можно было получать соответствующие токи или напряжения.
Ветроэнергетической или гидроэнергетической установкой преимущественно является установка с номинальной мощностью по меньшей мере 1 кВт. Такая номинальная мощность по всем правилам требуется, чтобы обеспечить возможность хозяйственного применения в сетях электропередачи.
Статорные модули предпочтительно выполнены таким образом, что
каждый из них может быть удален из генератора и установлен в него независимо от других статорных модулей, а также может быть заменен независимо от других статорных модулей.
Целесообразно, чтобы каждый статорный модуль содержал монтажное устройство для индивидуальной установки расстояния между этим модулем и ротором.
По меньшей мере один из статорных модулей, предпочтительно каждый из них может содержать собственное охлаждающее устройство.
Предпочтительно, чтобы статорный модуль содержал магнитное ярмо и чтобы собственное охлаждающее устройство модуля было установлено, косвенно или непосредственно, на наружной стороне магнитного ярма. обращенной от ротора.
По меньшей мере один из статорных модулей, предпочтительно каждый из них может содержать преобразователь частоты, выпрямитель для преобразования или выпрямления переменного напряжения, получаемого на собственной катушке этого модуля, и создает переменное или постоянное напряжение в качестве собственного выходного напряжения модуля.
Преобразователь частоты или выпрямитель предпочтительно расположены на наружной стороне собственного охлаждающего устройства модуля, обращенной от ротора и наружной стороны ярма.
Для сокращения затрат на изготовление целесообразно, чтобы статорные модули были выполнены конструктивно одинаковыми.
Магнитное сопротивление (Rm) ротора на его поверхности, обращенной к статорным модулям, предпочтительно зависит от угла его поворота, так что величина магнитного потока в катушках статорного модуля зависит от угла поворота ротора и изменяется при вращении ротора.
Магниты статорных модулей предпочтительно являются постоянными магнитами. Вместо постоянных магнитов или в комбинации с ними для создания магнитного потока могут использоваться электромагниты.
Статорные модули расположены вокруг оси вращения ротора предпочтительно осесимметрично.
Ротор может быть расположен снаружи вокруг статора или внутри статора.
Пропеллер ветроэнергетической или гидроэнергетической установки соединен с ротором генератора предпочтительно без возможности поворота относительно ротора. Поэтому между ротором и пропеллером не требуется передачи, что снижает массу и стоимость установки.
Чтобы обеспечить возможность генерирования многофазного, например трехфазного тока, целесообразно, чтобы угол осевой симметрии расположения магнитных контуров на статоре и угол осевой симметрии распределения магнитного сопротивления на роторе были различны. Различие углов осевой симметрии приводит к различию полюсных шагов статора и ротора, так что можно генерировать электрический ток для многофазной системы.
Разумеется, для генерирования лишь однофазного тока и напряжения угол осевой симметрии статора и угол осевой симметрии ротора будут одинаковы.
Ротор на своей обращенной к статору поверхности предпочтительно имеет зубцы, выступающие в радиальном направлении наружу. При наличии зубцов очень просто обеспечить зависимость магнитного сопротивления на поверхности ротора от угла его поворота. Зубцы на поверхности ротора предпочтительно выполнены из материала с низким магнитным сопротивлением, то есть из материала, который при приложении магнитного поля создает большой магнитный поток. Пригодным для зубцов материалом является, например, ферромагнитный материал, так как он обладает очень высокой магнитной проницаемостью.
Промежуточное пространство между соседними зубцами ротора может быть полностью или частично заполнено материалом, магнитное сопротивления которого больше, чем у материала зубцов, например пластмассой или смолой.
Однако особенно целесообразно, чтобы промежуточное пространство между соседними зубцами оставалось свободным, так как при вращении ротора открытые зубцы создают завихрение воздуха в воздушном зазоре между статором и ротором, благодаря чему происходит охлаждение ротора и статора.
Каждый статорный модуль предпочтительно содержит магнитопроводящий элемент, который проходит через по меньшей мере одну катушку статора и площадь поперечного сечения которого в области катушки меньше, чем площадь поперечного сечения магнита статора. При таком выполнении поперечных сечений магнитный поток концентрируется в области катушки.
Магнитопроводящий элемент статора в области катушки может быть меньше, чем в области концов его ножек, которые образуют интерфейс с ротором. В этом случае магнитный поток тоже концентрируется в области катушки, но при этом может влиять на поле в воздушном зазоре между ротором и статором.
Чтобы силовые линии магнитного поля проходили через статор по возможности оптимальным образом, расположенный на статоре участок каждого магнитного контура может быть снабжен по меньшей мере одним магнитным барьером, имеющим большее удельное магнитное сопротивление, чем остальной материал этого участка магнитного контура. Магнитные барьеры изменяют ход силовых линий, то есть силовые линии не проходят через них или проходят плохо и поэтому должны проходить (по меньшей мере преимущественно) вокруг них.
Целесообразно, чтобы магнит или магниты статора были заделаны в его магнитопроводящий материал.
Для преобразования выходного напряжения и выходной частоты генератора, которые зависят от частоты вращения пропеллера, предпочтительно использовать преобразователи переменного тока.
Может быть также предусмотрен наклон структуры ротора в одном направлении или, например до половины в обоих направлениях (шевронный наклон), чтобы, помимо прочего, уменьшить тормозящие моменты и создаваемый шум.
Ниже более подробно описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи, где
фиг.1 изображает вариант выполнения устройства с ветроэнергетической установкой согласно изобретению, которая подключена к сети электропередачи,
фиг.2-19 - различные варианты выполнения генератора ветроэнергетической установки согласно фиг.1,
фиг.20 - вариант выполнения наклонных зубцов ротора для ветроэнергетической установки согласно фиг.1 и
фиг.21 - следующий вариант выполнения наклонных зубцов ротора для ветроэнергетической установки согласно фиг.1.
На чертежах идентичные или эквивалентные элементы обозначены одинаковыми цифровыми позициями.
На фиг.1 показано устройство с ветроэнергетической установкой 10, подключенной к сети 20 электропередачи. Ветроэнергетическая установка 10 преобразует энергию ветра в электрическую энергию и подает ее в сеть 20 электропередачи.
Ветроэнергетическая установка 10 содержит пропеллер 30, имеющий несколько лопастей 40. В варианте выполнения согласно фиг.1 пропеллер 30 имеет три лопасти, но их число может быть меньше или больше.
Пропеллер 30 вращается на оси 50, которая соединена с генератором 60 ветроэнергетической установки 10. При вращении пропеллера 30 под действием ветра генератор 60 генерирует электрический ток I, который подается в сеть 20 электропередачи.
На фиг.2 частично показан возможный вариант выполнения генератора 60, а именно статорный модуль 100, который вместе с другими статорными модулями (не показаны) образует статор генератора 60, и часть 110 его ротора, который полностью не показан.
На фиг.2 показан магнитный контур 120, который содержит магнитопроводящий элемент 125 статорного модуля 100, собственный магнит 130 статорного модуля 100 и две собственные катушки 140 и 141 статорного модуля 100. Через собственные катушки 140 и 141 проходит по меньшей мере часть магнитного потока, создаваемого магнитом 130. Магнитопроводящий элемент 125 статорного модуля может также называться его магнитным ярмом.
Кроме того, магнитный контур 120 включает в себя часть 110 ротора. Часть 110 ротора имеет магнитное сопротивление Rm, которое зависит от угла поворота ротора относительно статора. Ротор имеет зубцы 150, обладающие малым магнитным сопротивлением. Зубцы 150 отделены друг от друга пазами 160, имеющими большее магнитное сопротивление, чем зубцы 150. При повороте ротора относительно статора общее магнитное сопротивление магнитного контура 120 будет периодически изменяться в соответствии с углом поворота ротора.
Например, если напряженность создаваемого собственным магнитом 130 магнитного поля постоянна, то магнитный поток, проходящий через магнитный контур 120, будет зависеть от положения ротора. Если ротор ориентирован так, как показано на фиг.2, то магнитный поток в магнитном контуре 120 будет максимальным. При повороте ротора магнитный поток уменьшается. В результате изменения магнитного потока в обеих собственных катушках 140 и 141 модуля индуцируется напряжение, которое может поступать в виде электрической энергии в сеть 20 электропередачи согласно фиг.1.
Как видно из фиг.2, магнитопроводящий элемент 125 статорного модуля 100 имеет U-образное сечение с двумя концами 200 и 210 ножек, взаимодействующими с зубцами 150 или с пазами 160 ротора. Разумеется, магнитопроводящий элемент 125 может иметь другую форму, как будет описано при рассмотрении других вариантов осуществления изобретения.
Чтобы поверхность ротора была гладкой, пазы 160 могут быть заполнены материалом, имеющим другое магнитное сопротивление, чем зубцы 150, например пластмассой или смолой.
Однако особенно целесообразно, чтобы пазы 160 были заполнены лишь воздухом. В этом случае при вращении ротора воздух в зазоре между ротором и статором завихряется и поток воздуха охлаждает и ротор, и статор.
Собственный магнит 130 модуля может быть постоянным магнитом или электромагнитом.
На фиг.3 показан другой вариант выполнения статорного модуля 100, в котором его собственный магнит 130 заделан в материал 127 магнитопроводящего элемента 125. В остальном этот вариант соответствует варианту согласно фиг.2.
В варианте согласно фиг.4 статорный модуль 100 имеет два собственных магнита 130 и 131, расположенных на концах 200 и 210 ножек U-образного магнитопроводящего элемента 125 статора. В остальном этот вариант соответствует варианту согласно фиг.2 и 3.
На фиг.5 показан вариант выполнения статорного модуля 100, в котором магнитопроводящий элемент 125 в области собственных катушек 140 и 141 модуля имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем на концах 200 и 210 ножек. Форма зубцов 150 ротора предпочтительно согласована с формой и сечением концов 200 и 210 ножек, например, поперечные сечения концов ножек и поперечные сечения зубцов 150 идентичны.
На фиг.6 показан вариант выполнения статорного модуля 100 генератора 60, в котором магнитный поток тоже сконцентрирован в области собственных катушек 140 и 141 модуля. Видно, что магнитопроводящий элемент 125 статора в области собственных катушек 140 и 141 модуля имеет меньшее поперечное сечение, чем в области 126 дуги этого элемента 125.
На фиг.7 показан вариант, представляющий собой комбинацию вариантов согласно фиг.4 и 5. Так, два собственных магнита 130 и 131 модуля расположены на концах 200 и 210 ножек магнитопроводящего элемента 125 статора, а поперечное сечение концов 200 и 210 ножек или поперечное сечение магнитов 130 и 131 больше поперечного сечения магнитопроводящего элемента 125 статора в области каждой собственной катушки 140 и 141 модуля.
В варианте выполнения статорного модуля 100, показанном на фиг.8, его магнитопроводящий элемент 125 выполнен гребенчатым. Этот элемент 125 предпочтительно представляет собой дугообразную гребенку, имеющую выступающие в радиальном направлении внутрь зубцы, из которых на фиг.8 показаны три зубца 300, 301 и 302.
Полюсный шаг статорного модуля 100а и полюсный шаг ротора в варианте согласно фиг.8 одинаковы, так что напряжения, индуцируемые в собственных катушках 140, 141, 142 модуля, либо имеют одну и ту же фазу, либо их фазы сдвинуты на 180°. Таким образом, путем соответствующей коммутации собственных катушек модуля можно генерировать ток и напряжение для однофазной системы электропередачи.
В варианте согласно фиг.9 магнитопроводящий элемент 125 статорного модуля 100 так же, как и на фиг.8, образован дугообразным гребенчатым элементом, но полюсные шаги статора и ротора не одинаковы и потому напряжения, индуцируемые в собственных катушках 140, 141 и 142 модуля, сдвинуты по фазе на величину, которая зависит от сдвига между полюсами статора и ротора. Благодаря фазовому сдвигу можно генерировать многофазные, например трехфазные, токи и напряжения для многофазной, в частности трехфазной, системы электропередачи.
На фиг.10 показан вариант выполнения статорного модуля 100, в котором его собственные магниты 130, 131 и 132 ориентированы в продольном направлении ножек 300, 301 и 302 магнитопроводящего элемента 125 статорного модуля. В этом случае при вращении ротора относительно статора силовые линии в ножках изменяют направление и, таким образом, изменяется фаза электрических напряжений, индуцируемых в собственных катушках 140, 141 и 142 модуля.
На фиг.11 показан вариант выполнения статорного модуля 100, в котором в ножках 300, 301 и 302 магнитопроводящего элемента 125 интегрированы магнитные барьеры 400, имеющие очень большое магнитное сопротивление. Функция магнитных барьеров 400 в том, чтобы соответствующим образом направлять магнитные силовые линии внутри магнитопроводящего элемента 125 статора с целью достижения максимальной эффективности.
На фиг.12 и 13 показано, как статорные модули 100 могут быть собраны с образованием полного статора 500. Каждый статорный модуль 100 содержит два крепежных штифта 510 для соединения с соседними статорными модулями, например, посредством скоб. На крепежные штифты 510 можно также надевать показанное на фиг.13 крепежное кольцо 520, диаметр которого соответствует диаметру статора 500.
Как видно на фиг.12 и 13, каждый статорный модуль 100 может содержать два наружных кольцевых сегмента 530 и 540, надетых снаружи на магнитопроводящий элемент или магнитное ярмо 125 этого модуля 100. В первый наружный кольцевой сегмент 530 может быть интегрировано собственное охлаждающее устройство модуля, установленное, косвенно или непосредственно, на наружной, обращенной от ротора, стороне магнитного ярма 125.
Во второй наружный кольцевой сегмент 540, надетый на первый наружный кольцевой сегмент 530, могут быть интегрированы преобразователь переменного тока или выпрямитель для преобразования или выпрямления переменного напряжения, образованного на собственной катушке или катушках модуля, с получением переменного или постоянного напряжения в качестве собственного выходного напряжения модуля. В варианте согласно фиг.13 преобразователи или выпрямители расположены на наружной стороне первого кольцевого сегмента 530, обращенной от ротора 110 и магнитного ярма 125, и, таким образом, на наружной стороне собственного охлаждающего устройства модуля, обращенной от наружной стороны ярма. В этом случае охлаждающее устройство хорошо охлаждает и магнитное ярмо 125, расположенное внутри, и расположенный снаружи преобразователь или выпрямитель.
На фиг.14 показаны статорные модули 100 статора, каждый из которых снабжен двумя крепежными штифтами 510 и содержат наружный кольцевой сегмент 530 с интегрированным собственным охлаждающим устройством модуля, расположенным на наружной стороне ярма 125. Второй наружный кольцевой сегмент, содержащий преобразователь или выпрямитель, в этом варианте отсутствует.
На фиг.15 показаны статорные модули 100, соединенные друг с другом при помощи скоб (не показаны). Наружные кольцевые сегменты для охлаждающих устройств и/или для преобразователей или выпрямителей в этом варианте отсутствуют.
На фиг.16 показан вариант выполнения статорного модуля 100, содержащего собственный магнит 130 и собственную катушку 140. Катушка 140 имеет внешние электрические выводы 600 для электрического соединения статорного модуля 100 с другими статорными модулями.
В варианте выполнения статорного модуля 100 согласно фиг.17 электрические соединительные выводы 600 собственной катушки 140 модуля соединены с его собственным выпрямителем 610. Внешние выводы 620 выпрямителя 610 служат для электрического соединения статорного модуля 100 с другими статорными модулями,
В статорном модуле 100, показанном на фиг.18, к электрическим выводам 600 трех собственных катушек 140 модуля присоединен его собственный преобразователь 630, образованный выпрямителем 640 и подключенным к его выходу инвертором 650. Внешние выводы 660 преобразователя 630 служат для электрического соединения статорного модуля 100 с другими статорными модулями. Статорный модуль 100 содержит охлаждающее устройство 670.
На фиг.19 генератор 60, показанный на фиг.1, может быть выполнен таким образом, что ротор вращается вокруг статорного модуля снаружи него. Все варианты согласно фиг.2-18 могут быть выполнены с наружным ротором.
На фиг.20 показано, что зубцы 150 не обязательно должны проходить параллельно оси 50 вращения согласно фиг.1, но могут быть расположены наклонно, т.е. под углом к оси 50 вращения ротора.
Соответственно, ножки магнитопроводящего элемента или элементов 125 статорного модуля тоже ориентированы наклонно, то есть под углом к оси 50 вращения генератора.
На фиг.21 показаны зубцы, имеющие шевронный наклон. То есть один участок каждого зубца ориентирован в направлении от оси вращения, а примыкающий к нему следующий участок этого зубца снова ориентирован в направлении к оси вращения, так что если смотреть по оси вращения, получаются зубцы шевронной структуры.
Обозначения
10 ветроэнергетическая установка
20 сеть электропередачи
30 пропеллер
40 лопасть
50 ось
60 генератор
100 статорный модуль
110 ротор
120 магнитный контур
125 собственный магнитопроводящий элемент модуля
126 область дуги или область основания
130 магнит
131 магнит
132 магнит
140 катушка статора
141 катушка статора
142 катушка статора
150 зубцы
160 пазы
200 концы ножек
210 концы ножек
300 ножка
301 ножка
302 ножка
400 магнитный барьер
500 статор
510 крепежный штифт
520 крепежное кольцо
530 первый кольцевой сегмент
540 второй кольцевой сегмент
600 электрический вывод
610 собственный выпрямитель модуля
620 внешний вывод
630 собственный преобразователь модуля
640 собственный выпрямитель модуля
650 собственный инвертор модуля
660 внешний вывод
670 охлаждающее устройство
I ток, Rm сопротивление

Claims (12)

1. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка (10) для генерирования электрической энергии, содержащая по меньшей мере один пропеллер (30) и по меньшей мере один генератор (60), который включает ротор (110) и статор (500), образованный по меньшей мере двумя механически и электрически независимыми друг от друга статорными модулями (100), взаимодействующими с ротором,
- причем при движении ротора относительно статора каждый статорный модуль генерирует собственное выходное напряжение,
отличающаяся тем, что
- каждый статорный модуль содержит по меньшей мере один собственный магнит (130), магнитное ярмо (125) и по меньшей мере одну катушку (140), через которую проходит по меньшей мере часть магнитного потока указанного магнита, и образует вместе с ротором собственный магнитный контур (120) модуля,
- по меньшей мере один из статорных модулей, предпочтительно каждый из них, содержит собственное охлаждающее устройство (670) и преобразователь или выпрямитель (610, 630, 640, 650) для преобразования или выпрямления переменного напряжения, создаваемого на собственной катушке этого модуля, и генерирования переменного или постоянного напряжения в качестве собственного выходного напряжения модуля,
- причем собственное охлаждающее устройство модуля установлено, косвенно или непосредственно, на наружной стороне магнитного ярма, обращенной от ротора,
- а преобразователь или выпрямитель установлен на наружной стороне собственного охлаждающего устройства (670) модуля, обращенной от ротора и наружной стороны ярма.
2. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что
- каждый статорный модуль (100) имеет два наружных кольцевых сегмента (530, 540), надетых снаружи на магнитное ярмо (125), причем второй наружный кольцевой сегмент (540) надет на первый наружный кольцевой сегмент (530),
- в первый наружный кольцевой сегмент (530) интегрировано собственное охлаждающее устройство модуля,
- а во второй наружный кольцевой сегмент (540), надетый на первый наружный кольцевой сегмент (530), интегрирован преобразователь переменного тока или выпрямитель.
3. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый статорный модуль может быть удален из генератора и установлен в него независимо от других статорных модулей, а также может быть заменен независимо от других статорных модулей.
4. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждый статорный модуль содержит монтажное устройство для индивидуальной установки расстояния между этим статорным модулем и ротором.
5. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что статорные модули выполнены конструктивно одинаковыми.
6. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что магнитное сопротивление (Rm) ротора на его поверхности, обращенной к статорным модулям, зависит от его угла поворота, так что величина магнитного потока в катушках статорных модулей зависит от угла поворота ротора и изменяется при вращении ротора.
7. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что магниты статорных модулей являются постоянными магнитами.
8. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что статорные модули расположены осесимметрично вокруг оси вращения ротора.
9. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ротор на своей поверхности, обращенной к статорным модулям, имеет зубцы (150), выступающие радиально в направлении к статорным модулям.
10. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.9, отличающаяся тем, что промежуточное пространство между соседними зубцами полностью или частично заполнено материалом, имеющим большее магнитное сопротивление, чем материал зубцов.
11. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ротор расположен снаружи статора вокруг него или внутри статора.
12. Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пропеллер соединен с ротором генератора без возможности поворота относительно ротора.
RU2012113136/07A 2009-09-17 2010-08-30 Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка RU2540415C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09075430.0 2009-09-17
EP09075430A EP2299566A1 (de) 2009-09-17 2009-09-17 Wind- oder Wasserenergieanlage
EP10075096A EP2299563A3 (de) 2009-09-17 2010-03-03 Wind- oder Wasserenergieanlage
EP10075096.7 2010-03-03
PCT/EP2010/005608 WO2011032675A2 (de) 2009-09-17 2010-08-30 Wind- oder wasserenergieanlage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012113136A RU2012113136A (ru) 2013-10-27
RU2540415C2 true RU2540415C2 (ru) 2015-02-10

Family

ID=41683465

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113136/07A RU2540415C2 (ru) 2009-09-17 2010-08-30 Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка
RU2012113137/07A RU2540973C2 (ru) 2009-09-17 2010-08-30 Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113137/07A RU2540973C2 (ru) 2009-09-17 2010-08-30 Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка

Country Status (16)

Country Link
US (2) US20120181793A1 (ru)
EP (5) EP2299566A1 (ru)
JP (2) JP5788390B2 (ru)
KR (2) KR20120081598A (ru)
CN (2) CN102498646A (ru)
AU (2) AU2010294855B2 (ru)
BR (2) BR112012005691A2 (ru)
CA (2) CA2773243C (ru)
DE (2) DE112010003669A5 (ru)
DK (2) DK2478619T3 (ru)
ES (2) ES2535220T3 (ru)
IN (2) IN2012DN02482A (ru)
MX (2) MX2012003215A (ru)
PL (2) PL2478619T3 (ru)
RU (2) RU2540415C2 (ru)
WO (2) WO2011032674A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699043C1 (ru) * 2015-12-11 2019-09-03 Дайсон Текнолоджи Лимитед Электродвигатель
US11038385B2 (en) 2015-12-11 2021-06-15 Dyson Technology Limited Stator assembly
US11236732B2 (en) 2017-03-02 2022-02-01 Wobben Properties Gmbh Generator, measuring device, use of a measuring device, method for operating a generator, wind energy installation and method for operating a wind energy installation

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8803354B2 (en) * 2006-12-20 2014-08-12 Unimodal Systems Llc Modular electric generator for variable speed turbines
US20120112461A1 (en) * 2011-12-21 2012-05-10 Earth Sure Renewable Energy Corporation Dual use fan assembly for hvac systems and automotive systems to generate clean alternative elecric energy
US10284029B2 (en) 2012-03-20 2019-05-07 Linear Labs, LLC Brushed electric motor/generator
BR112014023183B1 (pt) * 2012-03-20 2021-09-08 Linear Labs, Inc Motor gerador elétrico; método de produção de tensão cc; e método de produzir um movimento radial de um eixo longitudinal
US9729016B1 (en) 2012-03-20 2017-08-08 Linear Labs, Inc. Multi-tunnel electric motor/generator
US10263480B2 (en) 2012-03-20 2019-04-16 Linear Labs, LLC Brushless electric motor/generator
US9683539B2 (en) * 2012-05-04 2017-06-20 David Calabro Multisource renewable energy generation
KR102174804B1 (ko) * 2012-05-30 2020-11-05 프로토투스 엘티디 전자기 발생 변환기
US9461508B2 (en) 2012-05-30 2016-10-04 Prototus, Ltd. Electromagnetic generator transformer
ES2672901T3 (es) * 2012-08-03 2018-06-18 Oscar Rolando Avila Cusicanqui Máquina eléctrica híbrida de reluctancia
WO2016011454A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Eip Technologies, Inc. Direct wind energy generation
WO2016049596A1 (en) 2014-09-25 2016-03-31 Eip Technologies, Inc. Renewable energy generation based on water waves
GB2535161A (en) * 2015-02-09 2016-08-17 Skf Ab Power generator assembly for rotating applications
GB2535160A (en) * 2015-02-09 2016-08-17 Skf Ab Power generator assembly for rotating applications
US10447103B2 (en) 2015-06-28 2019-10-15 Linear Labs, LLC Multi-tunnel electric motor/generator
US10476362B2 (en) 2015-06-28 2019-11-12 Linear Labs, LLC Multi-tunnel electric motor/generator segment
WO2017030464A1 (ru) * 2015-08-19 2017-02-23 Закрытое Акционерное Общество "Научно-Технический Центр "Привод-Н" Гибридный линейный реактивный индукторный двигатель
CN108377663B (zh) 2015-10-20 2021-11-16 利尼尔实验室公司 一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法
KR20190044634A (ko) 2016-09-05 2019-04-30 리니어 랩스, 엘엘씨 개선된 다중 터널 전기 모터/발전기
US11011958B2 (en) * 2016-10-27 2021-05-18 Harco Semco, Llc Extreme environment variable reluctance energy harvester and method for implementing same
CN116317244A (zh) * 2017-03-03 2023-06-23 通用电气再生能源技术公司 凸极电机
DE102017119530A1 (de) * 2017-08-25 2019-02-28 Wobben Properties Gmbh Generatorläufer und Generatorstator sowie Generator und Windenergieanlage damit und Verfahren zum Transportieren eines Generators
JP6915478B2 (ja) * 2017-09-27 2021-08-04 株式会社ジェイテクト 転がり軸受装置
EP3477820B1 (de) 2017-10-26 2021-02-24 Jan-Dirk Reimers Elektrische ringmaschine für den umrichterbetrieb
EP3503358A1 (de) 2017-12-21 2019-06-26 Jan-Dirk Reimers Baukasten für eine elektrische ringmaschine
US11522395B2 (en) 2019-01-10 2022-12-06 Vestas Wind Systems A/S Relating to the mounting of stators in generators for wind turbines
CN109818471B (zh) * 2019-02-01 2020-12-18 江苏大学 一种双气隙磁场调制永磁电机
CN110224555B (zh) * 2019-04-15 2020-11-13 李鹤群 一种低磁阻的磁电装置
US11277062B2 (en) 2019-08-19 2022-03-15 Linear Labs, Inc. System and method for an electric motor/generator with a multi-layer stator/rotor assembly
CN111509942A (zh) * 2020-03-31 2020-08-07 河北大学 一种新型永磁发电机及其发电方法
CN113054764B (zh) * 2021-04-14 2022-03-01 郑州轻工业大学 一种液冷冲击拱形磁通调节装置
KR102602617B1 (ko) * 2021-11-16 2023-11-15 조용현 로렌츠힘의 감소를 통한 고효율 발전기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5844341A (en) * 1993-06-03 1998-12-01 Aea Technology Plc Electromagnetic machine with at least one pair of concentric rings having modularized magnets and yokes
US20090134626A1 (en) * 2006-03-22 2009-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Electrical machine, in particular a generator
RU2008103013A (ru) * 2005-06-27 2009-08-10 Сименс Акциенгезелльшафт (DE) Непосредственный привод для мощных приводов

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4639626A (en) * 1985-04-26 1987-01-27 Magnetics Research International Corporation Permanent magnet variable reluctance generator
JPS61277355A (ja) * 1985-05-30 1986-12-08 Shinko Electric Co Ltd 2出力タイプの永久磁石式誘導子型発電機
US5866964A (en) * 1996-01-29 1999-02-02 Emerson Electric Company Reluctance machine with auxiliary field excitations
JP4113339B2 (ja) * 2001-06-18 2008-07-09 日本サーボ株式会社 3相環状コイル式永久磁石型回転電機
TW577658U (en) * 2001-09-10 2004-02-21 Adlee Powertronic Co Ltd Rotor structure for a motor having built-in type permanebt magnet
US6836028B2 (en) * 2001-10-29 2004-12-28 Frontier Engineer Products Segmented arc generator
US6724114B2 (en) * 2001-12-28 2004-04-20 Emerson Electric Co. Doubly salient machine with angled permanent magnets in stator teeth
US20040021437A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Maslov Boris A. Adaptive electric motors and generators providing improved performance and efficiency
DE10256523A1 (de) * 2002-12-04 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine, insbesondere bürstenloser Synchronmotor
US7332837B2 (en) * 2003-08-11 2008-02-19 General Motors Corporation Cooling and handling of reaction torque for an axial flux motor
JP2007312444A (ja) * 2004-08-19 2007-11-29 Tohoku Univ 可変磁気抵抗型発電装置
JP2006101613A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Honda Motor Co Ltd フライホイール磁石発電装置
EP1746707A1 (de) * 2005-07-20 2007-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Permanentmagneterregte bürstenlose Synchronmaschine mit eingebetteten Magneten und mit trapezförmig verlaufender elektromagnetischer Kraft
GB2428903B (en) * 2005-08-03 2009-10-07 Imra Europ S A S Uk Res Ct Salient pole electrical machine
JP4850528B2 (ja) * 2006-02-08 2012-01-11 トヨタ自動車株式会社 ロータの製造方法
CN1848608A (zh) * 2006-04-07 2006-10-18 东南大学 定子永磁型变磁阻电机
JP2007336784A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Univ Kansai 発電機及び風力発電機並びに風力発電方法
US7528497B2 (en) * 2006-07-11 2009-05-05 Hamilton Sundstrand Corporation Wind-turbine with load-carrying skin
WO2008119055A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Qm Power, Inc. Permanent magnet electro-mechanical device providing motor/generator functions
CN101079557A (zh) * 2007-05-22 2007-11-28 东南大学 绕组互补型磁通切换双凸极永磁电机
RU2362043C1 (ru) * 2008-03-28 2009-07-20 Виктор Михайлович Лятхер Энергетический агрегат

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5844341A (en) * 1993-06-03 1998-12-01 Aea Technology Plc Electromagnetic machine with at least one pair of concentric rings having modularized magnets and yokes
RU2008103013A (ru) * 2005-06-27 2009-08-10 Сименс Акциенгезелльшафт (DE) Непосредственный привод для мощных приводов
US20090134626A1 (en) * 2006-03-22 2009-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Electrical machine, in particular a generator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699043C1 (ru) * 2015-12-11 2019-09-03 Дайсон Текнолоджи Лимитед Электродвигатель
US11038385B2 (en) 2015-12-11 2021-06-15 Dyson Technology Limited Stator assembly
US11183895B2 (en) 2015-12-11 2021-11-23 Dyson Technology Limited Electric motor
US11236732B2 (en) 2017-03-02 2022-02-01 Wobben Properties Gmbh Generator, measuring device, use of a measuring device, method for operating a generator, wind energy installation and method for operating a wind energy installation

Also Published As

Publication number Publication date
US20120181793A1 (en) 2012-07-19
DK2478625T3 (en) 2016-02-01
KR20120084733A (ko) 2012-07-30
CN102498646A (zh) 2012-06-13
EP2978112A1 (de) 2016-01-27
EP2478625B1 (de) 2015-10-21
CA2773243A1 (en) 2011-03-24
WO2011032674A2 (de) 2011-03-24
RU2540973C2 (ru) 2015-02-10
WO2011032675A3 (de) 2011-12-29
CN102498647A (zh) 2012-06-13
AU2010294856A1 (en) 2012-05-10
EP2299563A2 (de) 2011-03-23
PL2478619T3 (pl) 2015-07-31
AU2010294855B2 (en) 2015-08-20
ES2535220T3 (es) 2015-05-07
DE112010003676A5 (de) 2013-01-10
KR101618399B1 (ko) 2016-05-04
JP5788390B2 (ja) 2015-09-30
AU2010294856B2 (en) 2015-10-29
RU2012113137A (ru) 2013-10-27
EP2299563A3 (de) 2011-12-07
US20120175884A1 (en) 2012-07-12
ES2559028T3 (es) 2016-02-10
EP2978112B1 (de) 2019-07-31
EP2478619B1 (de) 2015-01-28
BR112012005691A2 (pt) 2017-05-30
US8860239B2 (en) 2014-10-14
AU2010294855A1 (en) 2012-03-15
JP2013505691A (ja) 2013-02-14
WO2011032675A2 (de) 2011-03-24
CA2773238A1 (en) 2011-03-24
PL2478625T3 (pl) 2016-04-29
RU2012113136A (ru) 2013-10-27
MX2012003215A (es) 2012-08-01
CA2773238C (en) 2016-08-30
EP2478625A2 (de) 2012-07-25
CA2773243C (en) 2018-10-23
WO2011032674A3 (de) 2011-12-29
MX2012003216A (es) 2012-08-03
EP2478619A2 (de) 2012-07-25
KR20120081598A (ko) 2012-07-19
IN2012DN02890A (ru) 2015-07-24
JP2013505690A (ja) 2013-02-14
BR112012005699A2 (pt) 2017-05-30
DE112010003669A5 (de) 2012-12-13
DK2478619T3 (en) 2015-05-04
IN2012DN02482A (ru) 2015-08-21
EP2299566A1 (de) 2011-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2540415C2 (ru) Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка
Spooner et al. Lightweight ironless-stator PM generators for direct-drive wind turbines
US7615904B2 (en) Brushless high-frequency alternator and excitation method for three-phase AC power-frequency generation
JP6008473B2 (ja) 発電機およびその製造方法
JP6833167B2 (ja) 軸方向磁束回転ジェネレータ、電子回路、発電方法、電気、風力タービン、軸方向磁束回転ジェネレータの設計方法
CN105356701B (zh) 径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机
RU2636387C1 (ru) Аксиальный трехвходовый ветро-солнечный генератор
WO2013008838A1 (ja) 発電装置
US8198748B1 (en) Magnetically levitated linear barrel generator
US8829755B2 (en) Composite permanent magnet synchronous machine
TWI495229B (zh) 無齒輪風力發電裝置及其發電機及環式整流器
RU2736200C1 (ru) Аксиальный трехвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор
WO2010146368A2 (en) An electrical machine
WO2009100600A1 (zh) 低速消谐同步发电机
RU2763044C1 (ru) Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор
RU2759598C1 (ru) Стабилизированная трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор
US20170005543A1 (en) Wind power generator
Beik et al. Hybrid Generator (HG) Concept

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190831