RU2555605C2

RU2555605C2 - Wind power unit stator

Info

Publication number: RU2555605C2
Application number: RU2011140393/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2015-07-10
Also published as: RU2011140393A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of wind power engineering, namely, to wind power generators. The stator of the wind power generator comprises coils, end and radial magnetic conductors, an excitation source. The end magnetic conductor is made in the form of a ferromagnetic cross beam of wind wheels fixation. The advantage of the invention is manufacturability based on using the cross beam in two properties: an element of a magnetic conductor, which makes it possible to exclude a response magnetic conductor in a magnetic system of a stator, and usage of the same cross beam as a bearing structure with wind wheels installed on it.

EFFECT: invention is aimed at reduced weight and dimensions of a wind power unit.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам с преимущественно тихоходными колесами.The invention relates to the field of wind energy, namely to wind generators with predominantly low-speed wheels.

Известны ветроэлектрогенераторы со статорами традиционного типа [А.с. СССР №8617116 / И.П.Копылов и др. - Безредукторный ветроагрегат, БИ №11, 1981, F03D 1/100] или сегментного [Патент РФ №2204734 / А.М.Литвиненко - Статор ветроэлектрогенератора, БИ №14, от 20.05.2003, №2001129417/06, от 31.10.2001, МКИ F03D 9/100; Патент РФ №2298687 - Статор ветроэлектроагрегата, опубл. БИ №13, от 10.05.2007, з-ка №2006104645/06, от 14.02.2006, МПК F03D 9/00; Н02К 21/00].Known wind generators with stators of the traditional type [A. S. USSR No. 8617116 / I.P. Kopylov et al. - Gearless wind turbine, BI No. 11, 1981, F03D 1/100] or segmented [RF Patent No. 2204734 / AM Litvinenko - Stator of a wind generator, BI No. 14, from 20.05 .2003, No. 2001129417/06, dated 31.10.2001, MKI F03D 9/100; RF patent №2298687 - Stator of a wind power unit, publ. BI No. 13, dated May 10, 2007, building No. 2006104645/06, dated February 14, 2006, IPC F03D 9/00; H02K 21/00].

Из всех известных аналогов наиболее близким является статор ветроэлектроагрегата сегментного типа [Патент РФ №2383779 / А.М.Литвиненко, М.А.Грибова - Статор ветроэлектрогенератора, опубл. 10.03.2010, Бюл. №7, з-ка №2008112386/06, от 31.03.2008], который выполнен на основе магнитной системы и включает в себя катушку, источник возбуждения и магнитопроводы. Магнитопроводы установлены на катушке, находящейся в плоскости, параллельной плоскостям вращения ветроколес, причем воздушные зазоры магнитопроводов ориентированы в противоположных направлениях от центра катушки к ее периферии. Преимуществом данного статора является его высокая технологичность, основанная на использовании обмотки катушечного типа, а также на том, что при возможном шунтировании одного из магнитопроводов (при остановленном ветроколесе) магнитный поток в другом не уменьшается, а при вращении двух ветроколес и соответственно роторных элементов ЭДС в ветвях катушки суммируются.Of all the known analogues, the closest is the stator of a segmental type wind turbine [RF Patent No. 2383779 / A. M. Litvinenko, M. A. Gribova - Stator of a wind generator, publ. 03/10/2010, Bull. No. 7, part No. 2008112386/06, dated March 31, 2008], which is made on the basis of a magnetic system and includes a coil, an excitation source, and magnetic circuits. Magnetic cores are mounted on a coil located in a plane parallel to the planes of rotation of the windwheels, and the air gaps of the magnetic cores are oriented in opposite directions from the center of the coil to its periphery. The advantage of this stator is its high manufacturability, based on the use of a coil type winding, and also on the fact that with the possible shunting of one of the magnetic circuits (when the wind wheel is stopped), the magnetic flux in the other does not decrease, and when two wind wheels and, accordingly, rotor elements of the EMF rotate in The branches of the coil are summed.

Недостатком данного статора является повышенный расход меди, так как кольцеобразная катушка имеет участки, неохваченные магнитопроводами.The disadvantage of this stator is the increased consumption of copper, since the annular coil has sections not covered by the magnetic cores.

Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов генератора при минимизации его стоимости.The invention is aimed at reducing the mass and dimensions of the generator while minimizing its cost.

Это достигается тем, что статор ветроэлектроагрегата, содержащий катушки, магнитопроводы, источник возбуждения согласно изобретению дополнительно снабжен торцевым магнитопроводом, выполненным в виде ферромагнитной траверсы.This is achieved by the fact that the stator of the wind turbine, containing coils, magnetic cores, the excitation source according to the invention is additionally equipped with an end magnetic circuit made in the form of a ferromagnetic beam.

Технический результат обеспечивается за счет минимальных размеров катушки, а также двойного использования ферромагнитной траверсы: в качестве несущего элемента и элемента магнитной цепи.The technical result is ensured by the minimum dimensions of the coil, as well as the double use of the ferromagnetic beam: as a supporting element and an element of the magnetic circuit.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен статор ветроэлектроагрегата, вид спереди, на фиг.2 - вид сверху.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a stator of a wind turbine, front view, Fig. 2 is a top view.

Статор входит в ветроэлектроагрегат, который имеет имеет башню 1, поворотное основание 2, на котором укреплена ферромагнитная траверса 3, выполненная в виде торцевого магнитопровода с подшипниковыми узлами 4, с вращающимися лопастями 5 ветроколеса, с укрепленными на концах роторными элементами 6. Поворотное основание снабжено направляющей на ветер плоскостью 7. Статор содержит радиальный магнитопровод 8, постоянный магнит 9 с отверстием, охваченный катушкой 10, которые прикреплены к траверсе посредствам немагнитного болта 11. Таким образом, в состав статора входит радиальный магнитопровод 8 (например, перекладина «П»-образного магнитопровода) и торцевой магнитопровод - «П»- или «Г»-образной формы (например, стойка «П»-образного магнитопровода).The stator is included in the wind power unit, which has a tower 1, a rotary base 2, on which a ferromagnetic beam 3 is mounted, made in the form of an end magnetic circuit with bearing assemblies 4, with rotating blades 5 of the wind wheel, with rotor elements fixed at the ends 6. The rotary base is provided with a guide to the wind by plane 7. The stator contains a radial magnetic circuit 8, a permanent magnet 9 with an opening enclosed by a coil 10, which are attached to the traverse by means of a non-magnetic bolt 11. Thus, in the stator includes a radial magnetic circuit 8 (for example, the crossbar of a “P” -shaped magnetic circuit) and an end magnetic circuit - “P” - or a “G” -shaped shape (for example, a “P” -shaped magnetic circuit rack).

Статор работает следующим образом: при вращении ветроколес роторные элементы 6 коммутируют магнитный поток в цепи, показанной на фиг.2 пунктиром, который состоит из следующих участков: магнитопровод 8 - постоянный магнит 9 - участок траверсы 3 - торцевой воздушный зазор 12 - роторный элемент 6 - радиальный воздушный зазор 13 - магнитопровод 8. В результате в катушке 10 наводится ЭДС, которая дальше передается потребителю. Роторные элементы 6, выполненные, например, в виде Т-образных элементов, средняя стойка которых крепится к лопастям ветроколес, имеют таким образом 2 участка: с радиальным воздушным зазором 13, который располагается между магнитопроводом 8 и роторным элементом 6, и торцевой воздушный зазор 12, который расположен между ферромагнитной траверсой 3 и также роторным элементом 6, в частности его боковой частью.The stator works as follows: during rotation of the wind wheel, the rotor elements 6 commute the magnetic flux in the circuit shown in Fig. 2 with a dotted line, which consists of the following sections: magnetic circuit 8 - permanent magnet 9 - section of the crosshead 3 - end air gap 12 - rotor element 6 - the radial air gap 13 is the magnetic circuit 8. As a result, an EMF is induced in the coil 10, which is then transmitted to the consumer. The rotor elements 6, made, for example, in the form of T-shaped elements, the middle rack of which is attached to the blades of the wind wheels, have thus 2 sections: with a radial air gap 13, which is located between the magnetic circuit 8 and the rotor element 6, and the end air gap 12 , which is located between the ferromagnetic beam 3 and also the rotor element 6, in particular its lateral part.

Технико-экономическим преимуществом данного статора является его высокая технологичность, основанная на использовании траверсы 3 в двух качествах: элемента магнитопровода, что позволяет исключить ответный магнитопровод в магнитной системе статора и использование этой же траверсы в качестве несущей конструкции с установленными на ней ветроколесами. Кроме того, элемент-магнитопровод траверсы 3 выступает и в качестве короткозамхнутой демпфирующей обмотки, что улучшает технико-экономические показатели устройства.The techno-economic advantage of this stator is its high manufacturability, based on the use of traverse 3 in two qualities: a magnetic circuit element, which eliminates the response magnetic circuit in the stator magnetic system and the use of the same traverse as a supporting structure with wind wheels mounted on it. In addition, the magnetic element of the traverse 3 acts as a short-circuited damping winding, which improves the technical and economic performance of the device.

Claims

The stator of the wind turbine, containing coils, magnetic circuits, an excitation source, characterized in that it is additionally equipped with an end magnetic circuit, made in the form of a ferromagnetic beam.