RU2578771C1 - Hydro-generator based on permanent magnets for underwater hydro-stations - Google Patents
Hydro-generator based on permanent magnets for underwater hydro-stations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578771C1 RU2578771C1 RU2014142523/06A RU2014142523A RU2578771C1 RU 2578771 C1 RU2578771 C1 RU 2578771C1 RU 2014142523/06 A RU2014142523/06 A RU 2014142523/06A RU 2014142523 A RU2014142523 A RU 2014142523A RU 2578771 C1 RU2578771 C1 RU 2578771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sliders
- hydrogenerator
- permanent magnets
- hydro
- composite material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к устройствам, предназначенным для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую энергию в условиях малых и средних рек.The invention relates to the field of hydropower, in particular to devices for converting the energy of a fluid stream into electrical energy in small and medium rivers.
Известен гидрогенератор (патент RU 2370660), который принят за ближайший аналог. Известный гидрогенератор содержит электрогенератор и гидродинамический привод. Электрогенератор выполнен биротативным в виде цилиндрического корпуса с обмоткой возбуждения внутри него и внешнего и внутреннего роторов. Гидродинамический привод выполнен в виде двух соосно расположенных турбин, одна из которых установлена на внешней поверхности внешнего ротора, а вторая на внутреннем роторе. Электрогенератор снабжен магнитами, установленными на внешнем и внутреннем роторах, расположенных соответственно снаружи и внутри корпуса. Турбины выполнены шнековыми, вторая из которых установлена на внутренней поверхности внутреннего ротора.Known hydrogenerator (patent RU 2370660), which is taken as the closest analogue. Known hydrogenerator contains an electric generator and a hydrodynamic drive. The electric generator is made birotative in the form of a cylindrical body with an excitation winding inside it and the external and internal rotors. The hydrodynamic drive is made in the form of two coaxially arranged turbines, one of which is installed on the outer surface of the outer rotor, and the second on the inner rotor. The generator is equipped with magnets mounted on the outer and inner rotors located respectively outside and inside the housing. The turbines are made screw, the second of which is installed on the inner surface of the inner rotor.
В известном гидрогенераторе требуется изготовление и сборка сложных узлов, выполненных из металла, корпуса, внешнего и внутренних роторов с подшипниковыми опорами с обеспечением их смазки и герметичности, изоляции обмоток возбуждения, магнитов, что приводит к сложности технологии изготовления и удорожанию агрегата. Предъявляются также требования к износостойкости, антикоррозионным свойствам материала основных узлов. Все это в целом снижает эффективность гидрогенератора.The well-known hydrogenerator requires the manufacture and assembly of complex units made of metal, a housing, external and internal rotors with bearing bearings, ensuring their lubrication and tightness, isolation of the field windings, magnets, which leads to the complexity of manufacturing technology and the cost of the unit. There are also requirements for wear resistance, anticorrosive properties of the material of the main components. All this in general reduces the efficiency of the hydrogenerator.
Задачей изобретения является создание гидрогенератора на постоянных магнитах для гидростанций подводного типа с оригинальной, относительно простой, дешевой, экологичной, долговечной и эффективной конструкцией, с относительно простой технологией изготовления и сборки, что в целом повышает эффективность гидрогенератора.The objective of the invention is the creation of a permanent magnet hydro generator for subsea-type hydropower plants with an original, relatively simple, cheap, environmentally friendly, durable and efficient design, with relatively simple manufacturing and assembly technology, which generally increases the efficiency of the hydro generator.
Технический результат заключается в повышении долговечности, износостойкости, коррозионностойкости конструкции, повышении технологичности конструкции,The technical result consists in increasing the durability, wear resistance, corrosion resistance of the structure, increasing the manufacturability of the structure,
уменьшении массы и габаритов, увеличении количества магнитов и повышение КПД и мощности при небольших скоростях течения воды.a decrease in mass and dimensions, an increase in the number of magnets, and an increase in efficiency and power at low water flow rates.
Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков.The technical result is provided by the following set of features.
Гидрогенератор на постоянных магнитах для гидростанций подводного типа, содержащий статоры с обмотками возбуждения и постоянные магниты, отличающийся тем, что статоры выполнены в виде труб из композитного материала с обмотками возбуждения, расположенными внутри герметично, образующих вместе с соединительными трубами кольцевую систему с условием возможности продольного перемещения по направляющим кольцевой системы ползунов, выполненных из композитного материала в виде разрезных колец с расположенными внутри герметично по контуру постоянными магнитами, при этом на наружной поверхности ползунов шарнирно установлены лопатки.Permanent magnet generator for subsea-type hydropower plants containing stators with field windings and permanent magnets, characterized in that the stators are made in the form of pipes made of composite material with field windings sealed inside, forming an annular system together with connecting pipes with the possibility of longitudinal movement along the guides of the ring system of sliders made of composite material in the form of split rings located inside hermetically along the contour of permanent magnets, while the blades are pivotally mounted on the outer surface of the sliders.
Кроме того:Besides:
- у гидрогенератора статорная обмотка расположена на минимальном расстоянии от магнитов в ползунах;- in the hydro generator, the stator winding is located at a minimum distance from the magnets in the sliders;
- в ползунах установлены ролики, расположенные с обеих сторон разрезного паза, выполненные с условием радиальной фиксации и качения ползунов по направляющим;- rollers are installed in the sliders, located on both sides of the split groove, made with the condition of radial fixation and rolling of the sliders along the guides;
- количество ползунов установлено соответственно размерам гидростанции и ее мощности;- the number of sliders is set according to the size of the hydroelectric power station and its capacity;
- лопатки, шарнирно закрепленные на ползунах, выполнены с упором с возможностью принятия максимального заданного углового положения относительно потока воды при движении ползунов по течению и складывания их при движении ползунов против течения.- the blades pivotally mounted on the sliders are made with emphasis with the possibility of taking the maximum specified angular position relative to the water flow when the sliders move with the flow and folding them when the sliders move against the stream.
- между ползунами расположены толкатели, направленные однополярными полюсами друг к другу;- between the sliders are pushers directed by unipolar poles to each other;
- к направляющим осуществлено крепление стоек, выполненных с возможностью установки на дно водоема;- to the rails mounted racks made with the possibility of installation on the bottom of the reservoir;
- дополнительно установлен гидрогенератор в положении - один над другим.- additionally installed hydrogenerator in position - one above the other.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.The problem to which the invention is directed, and the technical result are interconnected as follows.
Повышается долговечность, износостойкость, коррозионностойкость конструкции за счет применения композитных материалов основных узлов конструкции, повышается технологичность конструкции, уменьшаются масса и габариты, увеличивается количество магнитов и повышаются КПД и мощность при небольших скоростях течения воды, обеспечивается создание гидрогенератора на постоянных магнитах для гидростанций подводного типа с оригинальной, относительно простой, дешевой, экологичной, долговечной и эффективной конструкцией и относительно простой технологией изготовления и сборки, что в целом повышает эффективность гидрогенератора.The durability, wear resistance, corrosion resistance of the structure is increased due to the use of composite materials of the main components of the structure, the technological design is increased, the mass and dimensions are reduced, the number of magnets is increased and the efficiency and power are increased at low water flow rates, the creation of a permanent magnet hydro generator for subsea-type hydropower plants is ensured original, relatively simple, cheap, environmentally friendly, durable and efficient design and relatively simple manufacturing technology and assembly, which generally increases the efficiency of hydraulic generator.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
На фиг.1 изображен гидрогенератор на постоянных магнитах для гидростанций подводного типа, на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.In Fig.1 shows a permanent magnet hydrogenerator for underwater hydropower plants, in Fig.2 - a cross section aa in Fig.1.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Изобретение может быть осуществлено следующим образом.The invention can be implemented as follows.
У гидрогенератора на постоянных магнитах для гидростанций подводного типа, содержащего статоры с обмотками возбуждения и постоянные магниты, статоры выполнены в виде труб из композитного материала с обмотками возбуждения, расположенными внутри герметично, образующих вместе с соединительными трубами кольцевую систему с условием возможности продольного перемещения по направляющим кольцевой системы ползунов, выполненных из композитного материала в виде разрезных колец с расположенными внутри герметично по контуру постоянными магнитами, при этом на наружной поверхности ползунов шарнирно установлены лопатки.For a permanent magnet hydro generator for subsea-type hydropower plants containing stators with field windings and permanent magnets, the stators are made in the form of pipes made of composite material with field windings sealed inside, forming a ring system together with connecting pipes with the condition of longitudinal movement along ring guides systems of sliders made of composite material in the form of split rings with permanent magnet located inside hermetically contour while the blades are pivotally mounted on the outer surface of the sliders.
Кроме того:Besides:
- у гидрогенератора статорная обмотка расположена на минимальном расстоянии от магнитов в ползунах;- in the hydro generator, the stator winding is located at a minimum distance from the magnets in the sliders;
- в ползунах установлены ролики, расположенные с обеих сторон разрезного паза, выполненные с условием радиальной фиксации и качения ползунов по направляющим;- rollers are installed in the sliders, located on both sides of the split groove, made with the condition of radial fixation and rolling of the sliders along the guides;
- количество ползунов установлено соответственно размерам гидростанции и ее мощности;- the number of sliders is set according to the size of the hydroelectric power station and its capacity;
- лопатки, шарнирно закрепленные на ползунах, выполнены с упором с возможностью принятия максимального заданного углового положения относительно потока воды при движении ползунов по течению и складывания их при движении ползунов против течения;- the blades pivotally mounted on the sliders are made with emphasis with the possibility of taking the maximum specified angular position relative to the water flow when the sliders move with the flow and folding them when the sliders move against the stream;
- между ползунами расположены толкатели, направленные однополярными полюсами друг к другу;- between the sliders are pushers directed by unipolar poles to each other;
- к направляющим осуществлено крепление стоек, выполненных с возможностью установки на дно водоема;- to the rails mounted racks made with the possibility of installation on the bottom of the reservoir;
- дополнительно установлен гидрогенератор в положении - один над другим.- additionally installed hydrogenerator in position - one above the other.
Таким образом, назначение изобретения в качестве электрического гидрогенератора реализуется.Thus, the purpose of the invention as an electric hydrogenerator is realized.
Описание конструкции устройства.Description of the design of the device.
Гидрогенератор состоит из двух статоров 1 из композитного материала, выполненных в виде труб с обмотками возбуждения 2, герметично запаянные максимально близко к внешней поверхности статоров 1. К статорам 1 крепятся соединительные трубы 4 того же диаметра, что и у статоров 1, выполненные в виде полуколец. Статоры 1 с соединительными трубами 4 образуют кольцевую систему. К кольцевой системе крепятся направляющие 6 с прямоугольным профилем, выполненные из композитного материала. На кольцевой системе находятся подвижные ползуны 5 из композитного материала. Ползуны 5 выполнены в виде разрезных колец, внутри которых максимально близко к внутренней поверхности расположены герметично закрытые постоянные магниты 3 в количестве соразмерно диаметрам ползунов 5. Ползуны 5 одеты на кольцевую систему и передвигаются по направляющим 6. В ползунах 5 установлены ролики 10, расположенные с обеих сторон разрезного паза, выполненные с условием радиальной фиксации и качения ползунов 5 по направляющим 6. С внешней стороны ползунов 5 расположены несколько лопаток 7 с радиальным изгибом, шарнирно закрепленные с упором, который ограничивает положение лопаток 7 в одном направлении. Лопатки 7 также выполнены из композитного материала. КоличествоThe hydrogenerator consists of two stators 1 made of composite material, made in the form of pipes with
ползунов 5 установлено соответственно размерам гидрогенератора и его необходимой мощности и расстоянию между ползунами 5 в соотношении 1:3 к ширине ползуна 5. Между ползунами 5 расположены толкатели 9 с магнитами 3, взаимодействующие друг с другом одноименными полюсами и создающие дополнительное кинетическое воздействие. С одной стороны ползуна 5 толкатель 9 имеет форму стержня, с другой - плоскую форму большего диаметра. Для улучшения обтекаемости с одной торцевой стороны ползун 5 выполнен с фаской. Направляющие 6 образуют жесткую раму и выполнены с поперечинами, к которым осуществляется крепление стоек 8. Стойки 8 выполнены с возможностью установки гидрогенератора на дно водоема.The sliders 5 are set according to the size of the hydrogenerator and its required power and the distance between the sliders 5 in a ratio of 1: 3 to the width of the slide 5. Between the sliders 5 there are pushers 9 with
Гидрогенератор работает следующим образом.The hydrogenerator operates as follows.
Гидрогенератор устанавливается на дно и закрепляется с помощью стоек 8. Ползуны 5 на кольцевой системе и направляющих 6 на участке первого статора 1, благодаря течению реки и самоустанавливающимся в фиксированное положение лопаткам 7, передвигаются по первому статору 1 и через соединительные трубы 3 поступают на второй статор 1, где встречное течение прижимает лопатки 7, и ползуны 5 продолжают движение против течения за счет кинетического импульса ползунов 5, двигающихся по течению и дополнительного импульса, заданного магнитными толкателями 9. При передвижении ползунов 5 по кольцевой системе силовые линии полей постоянных магнитов 3 пересекают витки обмоток возбуждения 2, расположенных на статоре 1. В них возникает ЭДС электромагнитной индукции, величина которой зависит от скорости передвижения ползунов 5 и их количества.The hydrogenerator is installed at the bottom and secured with struts 8. The sliders 5 on the ring system and the guides 6 on the section of the first stator 1, due to the flow of the river and the
Композитный материал, применяемый в заявляемом изобретении, из которого выполнены основные узлы, обладает высокими прочностными, антикоррозионными, диэлектрическими свойствами, низким коэффициентом трения, технологичен, что касается механической обработки или литья, обладает в 3-5 раз меньшим весом в сравнении с металлом, долговечен. Композитный материал и данная конструкция экологически безопасны. Конструкция не загрязняет воду, не повреждает фауну. Данный гидрогенератор возможно эксплуатировать круглый год. Подводное расположение и малые габариты не препятствуют судоходству. Предлагаемая конструкция гидрогенератора с двумя статорами и большим количеством ползунов соответственно позволяет увеличить количество постоянных магнитов и наряду с наличием лопаток и магнитных толкателей на ползунах обеспечивает повышение КПД и мощности гидрогенератора, что позволяет использовать его в реках со средним и слабым течением.The composite material used in the claimed invention, from which the main components are made, has high strength, anti-corrosion, dielectric properties, low coefficient of friction, is technologically advanced, as regards machining or casting, has 3-5 times less weight in comparison with metal, is durable . Composite material and this design are environmentally friendly. The design does not pollute water, does not damage the fauna. This hydrogenerator can be operated year-round. The underwater location and small dimensions do not impede shipping. The proposed design of a hydrogenerator with two stators and a large number of sliders, respectively, allows to increase the number of permanent magnets and, along with the presence of blades and magnetic pushers on the sliders, provides an increase in the efficiency and power of the hydrogenerator, which allows its use in rivers with medium and low currents.
Таким образом, у предлагаемого электрического гидрогенератора, в отличие от прототипа, повышается эффективность.Thus, the proposed electric hydrogenerator, in contrast to the prototype, increases efficiency.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142523/06A RU2578771C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Hydro-generator based on permanent magnets for underwater hydro-stations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142523/06A RU2578771C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Hydro-generator based on permanent magnets for underwater hydro-stations |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2578771C1 true RU2578771C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014142523/06A RU2578771C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Hydro-generator based on permanent magnets for underwater hydro-stations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578771C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1643693A1 (en) * | 1988-12-14 | 1991-04-23 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Device for recovery of fluid medium energy |
JP2001197997A (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-24 | Ichibansha:Kk | Circulation running water type dish-carrying device |
KR20040092999A (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-04 | 현상수 | Generate electric apparatus by buoyancey |
RU2370660C1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-10-20 | Николай Борисович Болотин | Hydrogenerator |
-
2014
- 2014-10-21 RU RU2014142523/06A patent/RU2578771C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1643693A1 (en) * | 1988-12-14 | 1991-04-23 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Device for recovery of fluid medium energy |
JP2001197997A (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-24 | Ichibansha:Kk | Circulation running water type dish-carrying device |
KR20040092999A (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-04 | 현상수 | Generate electric apparatus by buoyancey |
RU2370660C1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-10-20 | Николай Борисович Болотин | Hydrogenerator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mueller et al. | Current and novel electrical generator technology for wave energy converters | |
Keysan et al. | A direct drive permanent magnet generator design for a tidal current turbine (SeaGen) | |
JP2013509535A (en) | Energy conversion system and method | |
Mueller et al. | Direct drive electrical power take-off for offshore marine energy converters | |
CN102635490B (en) | A kind of floater type tide and Wave power generation device | |
CN102624191B (en) | Wave energy permanent magnet linear generator | |
Faiz et al. | Linear permanent magnet generator concepts for direct-drive wave energy converters: A comprehensive review | |
RU2453725C2 (en) | Power-generating device | |
CN105114240A (en) | Wave energy generation device | |
NO342615B1 (en) | Energy harvesting buoy | |
RU2578771C1 (en) | Hydro-generator based on permanent magnets for underwater hydro-stations | |
US20140312624A1 (en) | Turbo-generator of electrical energy | |
US8736095B2 (en) | Elongated hydropower generation employing linear electric generation | |
RU153940U1 (en) | HYDRO-GENERATOR ON PERMANENT MAGNETS | |
CN104481789A (en) | Structure design for dielectric elastomer electric generator utilizing tidal energy | |
Hongpeechar et al. | Feasibility study of micro hydro power plant for rural electrification in Thailand by using axial flux permanent magnet | |
CN107800265B (en) | Cylindrical transverse flux permanent magnet synchronous linear generator | |
Topaloglu et al. | Axial flux permanent magnet generator with low cogging torque for maintenance free under water power generating system | |
US20150076825A1 (en) | Inline electric generator with magnetically suspended axial flow open center impeller | |
CN212958930U (en) | Pipeline power generation device | |
WO2014171910A1 (en) | Linear electric generator | |
CN107124071B (en) | Integrated ocean current energy collection device | |
Cipriani et al. | Technical and economical comparison between NdFeB and hard ferrites linear electrical generators from sea waves | |
RU177322U1 (en) | SCREW MICROHES | |
CN111765036A (en) | Turbine type dielectric elastomer hydraulic energy generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191022 |