RU2633356C1 - Direct current valve wind generator - Google Patents

Direct current valve wind generator Download PDF

Info

Publication number
RU2633356C1
RU2633356C1 RU2016141374A RU2016141374A RU2633356C1 RU 2633356 C1 RU2633356 C1 RU 2633356C1 RU 2016141374 A RU2016141374 A RU 2016141374A RU 2016141374 A RU2016141374 A RU 2016141374A RU 2633356 C1 RU2633356 C1 RU 2633356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
armature
wind generator
phase
Prior art date
Application number
RU2016141374A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Михайлович Кашин
Алексей Сергеевич Князев
Александр Яковлевич Кашин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2016141374A priority Critical patent/RU2633356C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2633356C1 publication Critical patent/RU2633356C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • 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
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: direct current valve wind generator comprises: a stator with an armature magnet core, which slots a three-phase winding is laid and connected to a three-phase double-wave rectifier, and a rotor with permanent inductor magnets. The stator, the armature magnet core and the rotor are made in the form of a truncated cone. The stator base is made in the form of a fixed platform rigidly secured on a rod-holder, and the side surface of the stator is formed by outer side of the armature magnet core with grooves in which the three-phase winding is laid. One end side of the armature magnet core is rigidly attached to the secured platform, and on the opposite end face of the armature magnet core there is a front bearing assembly. The rotor side surface is provided with blades of curved shape, the front portion of the rotor is provided with a fairing and ventilation openings located around the fairing along a circumference centred on the axis of the rotor symmetry, and permanent magnets of the inductor are rigidly fixed on the rotor inner surface. The rotor is rididly mounted on a rotating axle mounted in the front and rear bearing assemblies, the rear bearing assembly is mounted in a fixed platform and secured against movement in the axial direction the thrust washer, and the three-phase double-wave rectifier is rigidly mounted on the fixed platform.
EFFECT: reduced axial and diametric dimensions of the wind generator, reduced energy losses in converting when mechanical energy into electrical energy of direct current, increased sensitivity of the wind generator to the velocity of incoming air flow, higher structure rigidity.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии воздушного потока (например, энергии набегающего воздушного потока при использовании на подвижных локальных объектах, энергии ветра при использовании на неподвижных локальных объектах), в электрическую энергию постоянного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to electromechanical energy converters, and can be used, for example, as a converter of mechanical energy of an air stream (for example, free-air energy when used on moving local objects, wind energy when used on fixed local objects), into direct current electrical energy.

Известен генератор постоянного тока радиальной конструкции (Авиационное оборудование самолетов. Часть 1: учебное пособие для курсантов, обучающихся по специальности «Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения» / Я.М. Кашин, Г.А. Кириллов, А.В. Ракло; КВВАУЛ им. А.К. Серова. Под общей редакцией Я.М. Кашина. - Краснодар: изд-во КВВАУЛ, 2006 г. - с. 31-37), содержащий корпус, в котором установлены неподвижный статор и вращающийся ротор, закрепленный на валу, установленном в подшипниковых узлах. На статоре размещены постоянные магниты индуктора, создающие магнитное поле. На роторе размещен магнитопровод якоря, в пазы которого уложена обмотка якоря. Индуктируемая в обмотке якоря электродвижущая сила (ЭДС) подается в сеть через щеточно-коллекторный узел. Постоянные магниты индуктора и магнитопровод якоря выполнены радиальными.Known DC generator of radial design (Aviation equipment of aircraft. Part 1: a manual for cadets studying the specialty "Operation of aircraft and the organization of air traffic" / Y. M. Kashin, G. A. Kirillov, A. V. Raklo; KVVAUL named after AK Serov, edited by Y.M. Kashin. - Krasnodar: publishing house KVVAUL, 2006 - pp. 31-37), containing a housing in which a fixed stator and a rotating rotor are mounted, fixed on a shaft mounted in bearing assemblies. Permanent magnets of the inductor are placed on the stator, creating a magnetic field. An anchor magnetic circuit is placed on the rotor, in the slots of which the armature winding is laid. The electromotive force (EMF) induced in the armature winding is supplied to the network through the brush-collector assembly. The permanent magnets of the inductor and the magnetic core of the armature are made radial.

Однако технология изготовления такого генератора сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов ротора, а стоимость такого генератора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке.However, the manufacturing technology of such a generator is complicated due to the need for stamping the sheets of the rotor magnetic cores, and the cost of such a generator is high due to the high consumption of electrical steel associated with a high percentage of its waste during stamping.

Кроме того, в связи с наличием в такой машине щеточно-коллекторного узла она обладает рядом недостатков, свойственных контактным электрическим машинам: искрение щеток, переходящее в круговой огонь из-за неравномерного их износа, вибрация щеток, их заклинивание и др. Более 40% отказов вращающихся контактных машин приходится на щеточно-коллекторный узел.In addition, due to the presence of a brush-collector unit in such a machine, it has a number of disadvantages inherent in contact electric machines: brush sparking turning into circular fire due to uneven wear, brush vibration, jamming, etc. More than 40% of failures rotating contact machines account for the brush-collector assembly.

Известен также запасной генератор ЛУН-2117.02 типа ГСР-3000 (Самолет Л-39. Часть 2. Авиационное и радиоэлектронное оборудование самолета. М.: «Военное издательство», 1990. - С.6-7), представляющий собой ветрогенератор традиционной (радиальной) конструкции, содержащий электрогенератор постоянного тока и напорную (воздушную) турбину В-910, закрепленную на его валу. Вращение якоря генератора осуществляется напорной турбиной В-910. При отказе основного генератора автоматически открывается люк, напорная турбина с генератором выдвигаются во встречный поток воздуха и генератор вступает в работу. Напорная турбина содержит ступицу, к которой крепятся лопасти.Also known is a spare generator LUN-2117.02 of the GSR-3000 type (Aircraft L-39. Part 2. Aviation and radio-electronic equipment of the aircraft. M.: Military Publishing House, 1990. - P.6-7), which is a traditional (radial ) design containing a direct current generator and pressure (air) turbine B-910, mounted on its shaft. The rotation of the generator armature is carried out by a pressure turbine V-910. In case of failure of the main generator, the hatch automatically opens, the pressure turbine with the generator are advanced into the oncoming air stream and the generator enters operation. The pressure turbine contains a hub to which the blades are attached.

Недостатком такого генератора являются низкие массогабаритные показатели, а именно: большой осевой размер, который складывается из осевого размера генератора и осевого размера напорной турбины. Кроме того, лопасти напорной турбины при этом должны иметь размах, больший, чем диаметр электрогенератора, иначе воздушный поток, упираясь в торцевую поверхность цилиндрического корпуса генератора, не будет вращать турбину с максимальной скоростью. Следовательно, диаметр ветрогенератора в целом будет равен размаху лопастей, что также ухудшает массогабаритные показатели ветрогенератора в целом.The disadvantage of this generator is its low overall dimensions, namely: a large axial dimension, which is the sum of the axial dimension of the generator and the axial dimension of the pressure turbine. In addition, the blades of the pressure turbine must have a span greater than the diameter of the generator, otherwise the air flow, abutting against the end surface of the cylindrical case of the generator, will not rotate the turbine at maximum speed. Therefore, the diameter of the wind generator as a whole will be equal to the amplitude of the blades, which also worsens the overall dimensions of the wind generator.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является ветрогенератор (патент РФ №2168062, опубл. 27.05.2001 г.), содержащий ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, ротор которого имеет постоянные магниты индуктора и связан с ветроколесом, а статор выполнен из шихтованного магнитопровода с обмотками якоря, при этом генератор имеет два идентичных статора, магнитопроводы которых выполнены в виде плоских колец с установленными на их торцевой части и обращенными друг к другу плоскими обмотками, а ротор выполнен в виде немагнитного диска с вмонтированными в него постоянными магнитами, при этом диск ротора расположен между обмотками якоря, подключенными к трехфазным двухполупериодным выпрямителям. Известный ветрогенератор содержит коммутирующее устройство с возможностью переключения обмоток статоров последовательно или параллельно в зависимости от скорости ветра.Of the known technical solutions, the closest to the claimed invention in technical essence and adopted by the authors for the prototype is a wind generator (RF patent No. 2168062, published May 27, 2001) containing a wind wheel and a magnetoelectric generator, the rotor of which has permanent inductor magnets and is connected with the wind wheel and the stator is made of a charged magnetic core with armature windings, while the generator has two identical stators, the magnetic cores of which are made in the form of flat rings mounted on their end part and reversed flat windings to each other, and the rotor is made in the form of a non-magnetic disk with permanent magnets mounted in it, while the rotor disk is located between the armature windings connected to three-phase two-half-wave rectifiers. Known wind generator contains a switching device with the ability to switch the stator windings in series or in parallel, depending on the wind speed.

Недостатком такого ветрогенератора также являются низкие массогабаритные показатели, а именно: большой осевой размер, который складывается из осевого размера магнитоэлектрического генератора и осевого размера ветроколеса. Кроме того, размах лопастей ветроколеса известного ветрогенератора существенно превышает диаметр магнитоэлектрического генератора, так как иначе воздушный поток, упираясь в торцевую поверхность корпуса магнитоэлектрического генератора, не будет вращать его ротор с максимальной скоростью. Таким образом, диаметр ветрогенератора в целом равен размаху лопастей, что также ухудшает массогабаритные показатели ветрогенератора в целом.The disadvantage of such a wind generator is also low weight and dimensions, namely: a large axial size, which is the sum of the axial size of the magnetoelectric generator and the axial size of the wind wheel. In addition, the span of the blades of a wind wheel of a known wind generator significantly exceeds the diameter of the magnetoelectric generator, since otherwise the air flow, abutting against the end surface of the magnetoelectric generator housing, will not rotate its rotor at maximum speed. Thus, the diameter of the wind generator as a whole is equal to the amplitude of the blades, which also worsens the overall dimensions of the wind generator.

Кроме того, конструкция ротора известного ветрогенератора вследствие сравнительно большого диаметра лопастей не обеспечивает минимального лобового сопротивления воздушному потоку, а следовательно, потери механической энергии при преобразовании ее в электрическую велики. Вследствие этого чувствительность ветрогенератора к скорости набегающего воздушного потока низка, то есть минимальная скорость набегающего воздушного потока, необходимая для преобразования энергии ветра в механическую энергию вращения ротора, должна быть большой. При низкой скорости набегающего воздушного потока КПД такого ветрогенератора будет низок. В целях устранения этого недостатка в известном ветрогенераторе используется два статора и установлено коммутирующее устройство с возможностью переключения обмоток статора (якоря) последовательно или параллельно в зависимости от скорости ветра. Использование двух статоров и коммутирующего устройства ухудшает массогабаритные показатели и усложняет конструкцию ветрогенератора.In addition, the design of the rotor of a known wind generator due to the relatively large diameter of the blades does not provide minimum drag to the air flow, and therefore, the loss of mechanical energy when converting it into electrical energy is large. As a result of this, the sensitivity of the wind generator to the speed of the incoming air flow is low, that is, the minimum speed of the incoming air flow necessary for converting wind energy into mechanical energy of rotor rotation must be large. With a low speed of incident air flow, the efficiency of such a wind generator will be low. In order to eliminate this drawback in the known wind generator, two stators are used and a switching device is installed with the ability to switch the stator windings (anchors) in series or in parallel depending on the wind speed. The use of two stators and a switching device degrades the overall dimensions and complicates the design of the wind generator.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение массогабаритных показателей при одновременном повышении КПД и упрощении конструкции ветрогенератора.The task of the invention is to improve overall dimensions while increasing efficiency and simplifying the design of the wind generator.

Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение осевых и диаметральных размеров ветрогенератора, снижение потерь энергии при преобразовании механической энергии (например, энергии набегающего воздушного потока или ветра) в электрическую энергию постоянного тока, повышение чувствительности ветрогенератора к скорости набегающего воздушного потока (уменьшение минимально необходимой для генерирования напряжения скорости набегающего воздушного потока), повышение жесткости конструкции.The technical result of the claimed invention is to reduce the axial and diametrical dimensions of the wind generator, reduce energy losses during the conversion of mechanical energy (for example, incoming air or wind energy) into direct current electric energy, increasing the sensitivity of the wind generator to the incoming air speed (reducing the minimum required for voltage generation air velocity), increasing the rigidity of the structure.

Технический результат достигается тем, что в вентильном ветрогенераторе постоянного тока, содержащем статор с магнитопроводом якоря, в пазы которого уложена трехфазная обмотка якоря, подключенная к трехфазному двухполупериодному выпрямителю, и ротор с постоянными магнитами индуктора, статор, магнитопровод якоря и ротор выполняются в форме усеченного конуса, при этом основание статора выполняется в форме неподвижной платформы, жестко закрепленной на штанге-держателе, а боковая поверхность статора образуется наружной стороной магнитопровода якоря с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка якоря, при этом магнитопровод якоря одной торцевой стороной жестко закрепляется на неподвижной платформе, а на противоположной торцевой стороне магнитопровода якоря устанавливается передний подшипниковый узел, при этом боковая поверхность ротора выполняется с лопатками изогнутой формы, передняя часть ротора выполняется с обтекателем и вентиляционными отверстиями, расположенными вокруг обтекателя по окружности с центром на оси симметрии ротора, а постоянные магниты индуктора жестко закрепляются на внутренней поверхности ротора, при этом ротор жестко закрепляется на вращающейся оси, устанавливаемой в переднем и заднем подшипниковых узлах, задний подшипниковый узел устанавливается в неподвижной платформе и закрепляется от перемещения в осевом направлении упорной шайбой, а трехфазный двухполупериодный выпрямитель жестко закрепляется на неподвижной платформе.The technical result is achieved in that in a direct-current valve wind turbine containing a stator with an armature magnetic circuit, in the slots of which a three-phase armature winding is connected, connected to a three-phase two-half-wave rectifier, and a rotor with permanent inductor magnets, a stator, an armature magnetic circuit and a rotor are made in the form of a truncated cone while the base of the stator is in the form of a fixed platform rigidly fixed to the rod-holder, and the side surface of the stator is formed by the outer side of the magnet anchor wires with slots in which the three-phase winding of the armature is laid, while the armature magnetic circuit of the armature is fixed with one end side to a fixed platform, and the front bearing assembly is installed on the opposite end side of the armature magnetic circuit, while the side surface of the rotor is made with curved blades, the front part the rotor is made with a fairing and ventilation holes located around the fairing in a circle centered on the axis of symmetry of the rotor, and the permanent magnets inductance ra are rigidly fixed on the inner surface of the rotor, while the rotor is rigidly fixed on a rotating axis installed in the front and rear bearing units, the rear bearing unit is mounted in a fixed platform and secured against axial movement by a thrust washer, and a three-phase two-half-wave rectifier is rigidly fixed on a fixed the platform.

Улучшение массогабаритных показателей достигается путем уменьшения осевых и диаметральных размеров ветрогенератора за счет выполнения статора, магнитопровода якоря и ротора в форме усеченного конуса, выполнением боковой поверхности ротора с лопатками изогнутой формы, жестким закреплением постоянных магнитов индуктора на внутренней поверхности ротора.Improving the overall dimensions is achieved by reducing the axial and diametrical dimensions of the wind generator by performing the stator, the magnetic core of the armature and the rotor in the form of a truncated cone, by performing the side surface of the rotor with curved blades, by rigidly fixing the permanent magnets of the inductor on the inner surface of the rotor.

Выполнение статора, магнитопровода якоря и ротора в форме усеченного конуса, выполнение боковой поверхности ротора с лопатками изогнутой формы позволяет не устанавливать ветроколесо (или напорную турбину) для приведения ротора во вращение. В связи с этим осевые и диаметральные размеры всего ветрогенератора в целом уменьшаются, что приводит к улучшению массогабаритных показателей, а именно к уменьшению габаритных размеров, а соответственно, уменьшению расхода электротехнических материалов на изготовление ветрогенератора, а соответственно, и массы всего ветрогенератора.The execution of the stator, the magnetic circuit of the armature and the rotor in the form of a truncated cone, the execution of the side surface of the rotor with curved blades allows you to not install a wind wheel (or pressure turbine) to bring the rotor into rotation. In this regard, the axial and diametrical dimensions of the entire wind generator as a whole are reduced, which leads to an improvement in overall dimensions, namely, a reduction in overall dimensions and, consequently, a decrease in the consumption of electrical materials for the manufacture of a wind generator, and, accordingly, the mass of the entire wind generator.

Повышение КПД ветрогенератора достигается путем снижения потерь энергии при преобразовании механической энергии (например, энергии набегающего воздушного потока или энергии ветра) в электрическую энергию постоянного тока за счет выполнения статора, магнитопровода якоря и ротора в форме усеченного конуса, выполнения боковой поверхности ротора с лопатками изогнутой формы, выполнения передней части ротора с обтекателем и вентиляционными отверстиями, расположенными вокруг обтекателя по окружности с центром на оси симметрии ротора. Вследствие выполнения ротора в форме усеченного конуса, а передней части ротора - с обтекателем и вентиляционными отверстиями лобовое сопротивление ротора набегающему воздушному потоку уменьшается. Вентиляционные отверстия препятствуют перегреву ветрогенератора, что также повышает его КПД.Increasing the efficiency of a wind generator is achieved by reducing energy losses during the conversion of mechanical energy (for example, incident air flow energy or wind energy) into direct current electric energy due to the construction of a stator, magnetic core of the armature and rotor in the form of a truncated cone, execution of the side surface of the rotor with curved blades performing the front part of the rotor with a cowl and ventilation holes located around the cowl in a circle centered on the axis of symmetry of the rotor. Due to the execution of the rotor in the form of a truncated cone, and the front part of the rotor with a fairing and ventilation holes, the drag of the rotor to the incoming air flow decreases. Ventilation holes prevent overheating of the wind generator, which also increases its efficiency.

Повышение КПД ветрогенератора достигается также путем повышения чувствительности ветрогенератора к скорости набегающего воздушного потока (уменьшение минимально необходимой для генерирования напряжения скорости набегающего воздушного потока) за счет выполнения ротора и магнитопровода якоря в форме усеченного конуса, выполнения внешней поверхности ротора с лопатками изогнутой формы, а передней части ротора - с обтекателем и вентиляционными отверстиями. Выполнение ротора в форме усеченного конуса с лопатками изогнутой формы на его боковой поверхности при выборе оптимального угла раствора конуса позволяет обеспечить со-направление продольной составляющей отраженного потока с набегающим потоком воздуха, а это в свою очередь позволяет снизить минимально необходимую для производства электроэнергии скорость воздушного потока.An increase in the efficiency of the wind generator is also achieved by increasing the sensitivity of the wind generator to the speed of the incoming air flow (reducing the minimum speed necessary for generating the speed of the incoming air flow) by performing the rotor and the armature magnetic circuit in the form of a truncated cone, performing the outer surface of the rotor with curved blades, and the front part rotor - with fairing and ventilation holes. The implementation of the rotor in the form of a truncated cone with curved blades on its lateral surface when choosing the optimal angle of the cone solution allows co-direction of the longitudinal component of the reflected flow with the incoming air flow, and this in turn allows to reduce the minimum air flow rate necessary for electricity production.

Упрощение конструкции ветрогенератора достигается за счет выполнения основания статора в форме неподвижной платформы, жестко закрепленной на штанге-держателе, жестким закреплением на неподвижной платформе трехфазного двухполупериодного выпрямителя и магнитопровода якоря, в пазы которого уложена трехфазная обмотка якоря, закреплением магнитопровода якоря одной торцевой стороной на неподвижной платформе, выполнением ротора в форме усеченного конуса, выполнением боковой поверхности ротора с лопатками изогнутой формы. Выполнение боковой поверхности ротора с лопатками изогнутой формы позволяет избежать дополнительного изготовления ветроколеса или напорной турбины. Описанная конструкция обеспечивает возможность жесткого закрепления всех элементов ротора на оси вне корпуса (статора). Собранный таким образом вне корпуса (статора) ротор целиком устанавливается в корпус (статор) и закрепляется в нем, при этом исключается необходимость сборки ротора (закрепления на нем постоянных магнитов индуктора) внутри корпуса (статора), что существенно упрощает процесс сборки ветрогенератора, упрощая технологию его изготовления.Simplification of the design of the wind generator is achieved by making the stator base in the form of a fixed platform, rigidly fixed to the holder bar, rigidly fixing the three-phase two-half-wave rectifier and the armature magnetic circuit on the fixed platform, into the slots of which the three-phase armature winding is laid, fixing the armature magnetic circuit with one end side on the fixed platform , making the rotor in the form of a truncated cone, making the side surface of the rotor with curved blades. The execution of the lateral surface of the rotor with curved blades avoids the additional manufacture of a wind wheel or pressure turbine. The described design provides the possibility of rigid fastening of all rotor elements on an axis outside the housing (stator). Thus assembled outside the housing (stator), the rotor is completely installed in the housing (stator) and fixed in it, while eliminating the need for assembly of the rotor (fixing permanent inductor magnets on it) inside the housing (stator), which greatly simplifies the process of assembling the wind generator, simplifying the technology its manufacture.

Повышение надежности конструкции достигается за счет повышения ее жесткости путем выполнения ротора, ступицы и лопаток напорной турбины единым агрегатом: выполнением боковой поверхности ротора с лопатками изогнутой формы, а передней части ротора - с обтекателем, жестким закреплением ротора на вращающейся оси, устанавливаемой в переднем и заднем подшипниковых узлах. Кроме того, повышение жесткости конструкции достигается за счет выполнения механического соединения всех элементов ротора (постоянных магнитов индуктора, корпуса ротора с лопатками и обтекателем) между собой.Improving the reliability of the structure is achieved by increasing its rigidity by making the rotor, hub and blades of the pressure turbine as a single unit: by performing the side surface of the rotor with curved blades, and the front of the rotor with a cowl, rigidly securing the rotor on a rotating axis installed in the front and rear bearing units. In addition, increasing the rigidity of the structure is achieved by performing mechanical connection of all the elements of the rotor (permanent magnets of the inductor, the rotor housing with blades and fairing) to each other.

Повышение надежности достигается также закреплением заднего подшипникового узла, установленного в платформе, от перемещения в осевом направлении упорной шайбой.Improving reliability is also achieved by securing the rear bearing assembly mounted in the platform from axial movement with a thrust washer.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого вентильного ветрогенератора постоянного тока в разрезе; на фиг. 2 - электрическая схема предлагаемого вентильного ветрогенератора постоянного тока.In FIG. 1 shows a General view in section of the proposed valve direct current wind generator; in FIG. 2 is an electrical diagram of the proposed valve direct current wind generator.

Вентильный ветрогенератор постоянного тока содержит статор с магнитопроводом 4 якоря, в пазы которого уложена трехфазная обмотка 5 якоря, подключенная к трехфазному двухполупериодному выпрямителю 14, и ротор 1 с постоянными магнитами 2 индуктора. Статор, магнитопровод 4 якоря и ротор 1 выполнены в форме усеченного конуса, при этом основание статора выполнено в форме неподвижной платформы 12, жестко закреплено на штанге-держателе 13, а боковая поверхность статора образована наружной стороной магнитопровода 4 якоря с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка 5 якоря, при этом магнитопровод 4 якоря одной торцевой стороной жестко закреплен на неподвижной платформе 12, а на противоположной торцевой стороне магнитопровода 4 якоря установлен передний подшипниковый узел 9, при этом боковая поверхность ротора 1 выполнена с лопатками 3 изогнутой формы, передняя часть ротора 1 выполнена с обтекателем 6 и вентиляционными отверстиями 7, расположенными вокруг обтекателя 6 по окружности с центром на оси симметрии ротора 1, а постоянные магниты 2 индуктора жестко закреплены на внутренней поверхности ротора 1, при этом ротор 1 жестко закреплен на вращающейся оси 8, установленной в переднем 9 и заднем 10 подшипниковых узлах, задний подшипниковый узел 10 установлен в неподвижной платформе 12 и закреплен от перемещения в осевом направлении упорной шайбой 11, а трехфазный двухполупериодный выпрямитель 14 жестко закреплен на неподвижной платформе 12.The direct current DC wind generator contains a stator with a 4 armature magnetic circuit, in the slots of which a three-phase winding 5 of the armature is laid, connected to a three-phase two-half-wave rectifier 14, and a rotor 1 with permanent magnets 2 of the inductor. The stator, the magnetic core 4 of the anchor and the rotor 1 are made in the form of a truncated cone, while the base of the stator is made in the form of a fixed platform 12, is rigidly fixed to the rod-holder 13, and the side surface of the stator is formed by the outer side of the magnetic core 4 of the anchor with grooves in which the three-phase winding 5 of the anchor, while the magnetic circuit 4 of the anchor with one end side is rigidly fixed to the fixed platform 12, and on the opposite end side of the magnetic circuit 4 of the anchor has a front bearing assembly 9, while the side the surface of the rotor 1 is made with curved blades 3, the front part of the rotor 1 is made with a fairing 6 and ventilation holes 7 located around the fairing 6 in a circle centered on the axis of symmetry of the rotor 1, and the permanent magnets 2 of the inductor are rigidly fixed to the inner surface of the rotor 1, the rotor 1 is rigidly fixed on the rotating axis 8 installed in the front 9 and rear 10 bearing units, the rear bearing unit 10 is mounted in a fixed platform 12 and secured against axial movement hydrochloric washer 11, and three-phase full-wave rectifier 14 is rigidly secured to the stationary platform 12.

Ротор 1, боковая поверхность которого выполнена с лопатками 3 изогнутой формы, образует воздушную турбину. Жестко закрепленный на вращающейся оси 8, установленной в переднем 9 и заднем 10 подшипниковых узлах, ротор 1 может свободно вращаться.The rotor 1, the side surface of which is made with curved blades 3, forms an air turbine. Rigidly mounted on a rotating axis 8 installed in the front 9 and rear 10 bearing units, the rotor 1 can rotate freely.

Обтекатель 6 ротора 1 служит для направления набегающего воздушного потока через вентиляционные отверстия 7 во внутреннюю полость ветрогенератора для его охлаждения. Штанга-держатель 13 предназначена для закрепления ветрогенератора, например, на подвижном локальном объекте.The cowl 6 of the rotor 1 is used to direct the incoming air flow through the ventilation holes 7 into the internal cavity of the wind generator for cooling. The rod-holder 13 is designed to secure the wind generator, for example, on a moving local object.

Вентильный ветрогенератор постоянного тока (ВВГПТ) работает следующим образом. Механическая энергия вращения поступает в ВВГПТ от набегающего воздушного потока. При движении подвижного локального объекта набегающий воздушный поток разделяется на два контура. Воздушный поток первого воздушного контура, который обтекает внешнюю поверхность ротора 1, жестко закрепленного на вращающейся оси 8, установленной в переднем 9 и заднем 10 подшипниковых узлах, воздействует на лопатки 3 изогнутой формы и приводит ротор 1 во вращение. Воздушный поток второго воздушного контура, направленный обтекателем 6 ротора 1 через вентиляционные отверстия 7 во внутреннюю полость ветрогенератора, охлаждает расположенные во внутренней полости ветрогенератора узлы (передний 9 и задний 10 подшипниковые узлы, постоянные магниты 2 индуктора, магнитопровод 4 с трехфазной обмоткой 5 якоря, трехфазный двухполупериодный выпрямитель 14).Valve DC wind generator (VVGPT) works as follows. The mechanical energy of rotation enters VVGPT from the incoming air flow. When moving a moving local object, the incoming air flow is divided into two circuits. The air flow of the first air circuit, which flows around the outer surface of the rotor 1, is rigidly mounted on a rotating axis 8 installed in the front 9 and rear 10 bearing units, acts on the blades 3 of a curved shape and drives the rotor 1. The air flow of the second air circuit, directed by the fairing 6 of the rotor 1 through the ventilation openings 7 into the internal cavity of the wind generator, cools the nodes located in the internal cavity of the wind generator (front 9 and rear 10 bearing units, permanent magnets 2 of the inductor, magnetic circuit 4 with a three-phase winding 5 of the armature, three-phase half-wave rectifier 14).

При вращении ротора 1 с жестко закрепленными на его внутренней поверхности постоянными магнитами 2 индуктора магнитный поток постоянных магнитов 2 индуктора взаимодействует с трехфазной обмоткой 5 якоря, уложенной в пазы магнитопровода 4 якоря, жестко закрепленного одной торцевой стороной на неподвижной платформе 12, которая жестко закреплена на штанге-держателе 13.When the rotor 1 is rotated with permanent inductor magnets 2 fixed on the inner surface of the inductor 2, the magnetic flux of the permanent magnets 2 of the inductor interacts with the three-phase winding 5 of the armature, laid in the grooves of the armature core 4, rigidly fixed by one end side to the fixed platform 12, which is rigidly fixed to the rod holder 13.

В результате этого взаимодействия в трехфазной обмотке 5 якоря генератора наводится трехфазная система ЭДС, которая выпрямляется трехфазным двухполупериодным выпрямителем 14 и подается в сеть.As a result of this interaction, a three-phase EMF system is induced in the three-phase winding 5 of the generator armature, which is rectified by a three-phase two-half-wave rectifier 14 and supplied to the network.

Упорная шайба 11 удерживает подшипниковый узел 10 от перемещения в осевом направлении.The thrust washer 11 holds the bearing assembly 10 from moving in the axial direction.

Claims (1)

Вентильный ветрогенератор постоянного тока, содержащий статор с магнитопроводом якоря, в пазы которого уложена трехфазная обмотка якоря, подключенная к трехфазному двухполупериодному выпрямителю, и ротор с постоянными магнитами индуктора, отличающийся тем, что статор, магнитопровод якоря и ротор выполнены в форме усеченного конуса, при этом основание статора выполнено в форме неподвижной платформы, жестко закрепленной на штанге-держателе, а боковая поверхность статора образована наружной стороной магнитопровода якоря с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка якоря, при этом магнитопровод якоря одной торцевой стороной жестко закреплен на неподвижной платформе, а на противоположной торцевой стороне магнитопровода якоря установлен передний подшипниковый узел, при этом боковая поверхность ротора выполнена с лопатками изогнутой формы, передняя часть ротора выполнена с обтекателем и вентиляционными отверстиями, расположенными вокруг обтекателя по окружности с центром на оси симметрии ротора, а постоянные магниты индуктора жестко закреплены на внутренней поверхности ротора, при этом ротор жестко закреплен на вращающейся оси, установленной в переднем и заднем подшипниковых узлах, задний подшипниковый узел установлен в неподвижной платформе и закреплен от перемещения в осевом направлении упорной шайбой, а трехфазный двухполупериодный выпрямитель жестко закреплен на неподвижной платформе.A direct current valve wind generator containing a stator with an armature magnetic circuit, in the slots of which a three-phase armature winding is connected, connected to a three-phase two-half-wave rectifier, and a rotor with permanent inductor magnets, characterized in that the stator, armature magnetic circuit and the rotor are made in the form of a truncated cone, the stator base is made in the form of a fixed platform rigidly fixed to the holder bar, and the side surface of the stator is formed by the outer side of the armature magnetic core with grooves, into A three-phase winding of the armature is laid, while the armature magnetic circuit of the armature with one end side is rigidly fixed to the fixed platform, and the front bearing assembly is installed on the opposite end side of the armature magnetic circuit, while the side surface of the rotor is made with curved blades, the front part of the rotor is made with a fairing and ventilation holes around the fairing around a circle centered on the axis of symmetry of the rotor, and the permanent magnets of the inductor are rigidly fixed to the inner NOSTA rotor, the rotor being rigidly fixed to a rotating shaft arranged in front and rear bearing assemblies, the rear bearing assembly is mounted in the fixed platform and secured against movement in the axial direction of the thrust washer, and a three-phase full-wave rectifier fixedly secured to the stationary platform.
RU2016141374A 2016-10-20 2016-10-20 Direct current valve wind generator RU2633356C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141374A RU2633356C1 (en) 2016-10-20 2016-10-20 Direct current valve wind generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141374A RU2633356C1 (en) 2016-10-20 2016-10-20 Direct current valve wind generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2633356C1 true RU2633356C1 (en) 2017-10-12

Family

ID=60129471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141374A RU2633356C1 (en) 2016-10-20 2016-10-20 Direct current valve wind generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633356C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688925C1 (en) * 2018-03-22 2019-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized axial-conical direct-current valve wind generator
RU2689211C1 (en) * 2018-03-22 2019-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized dc axial-radial direct-current valve wind generator
RU2736326C1 (en) * 2020-03-11 2020-11-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Contactless direct-current double-packaged wind generator
RU2738435C1 (en) * 2020-03-11 2020-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Direct current wind alternator
RU2789817C1 (en) * 2022-08-22 2023-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Asynchronous ac synchronous axial-radial wind turbine generator

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3244719A1 (en) * 1982-12-03 1984-06-07 GST Gesellschaft für Systemtechnik mbH, 4300 Essen Wind generator
SU1737161A1 (en) * 1988-05-24 1992-05-30 Предприятие П/Я М-5356 Centrifugal pump bleed
RU2168062C1 (en) * 1999-12-07 2001-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" Windmill generator
RU2245458C1 (en) * 2003-06-16 2005-01-27 Воронежский государственный технический университет Wind-powered generator
RU71386U1 (en) * 2007-05-31 2008-03-10 Александр Петрович Богила WIND POWER PLANT WITH VERTICAL ROTOR
US20110187120A1 (en) * 2003-05-30 2011-08-04 Northern Power Systems, Inc. Wind Turbine/Generator Set Having A Stator Cooling System Located Between Stator Frame and Active Coils
US8426995B2 (en) * 2011-11-02 2013-04-23 General Electric Company Wind turbine generator and wind turbine
JP5679603B2 (en) * 2012-09-27 2015-03-04 インドゥストリア メタルルヒカ ぺスカルモナ エス．エー．アイ．シー． ワイ エフ． Wind power machine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3244719A1 (en) * 1982-12-03 1984-06-07 GST Gesellschaft für Systemtechnik mbH, 4300 Essen Wind generator
SU1737161A1 (en) * 1988-05-24 1992-05-30 Предприятие П/Я М-5356 Centrifugal pump bleed
RU2168062C1 (en) * 1999-12-07 2001-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" Windmill generator
US20110187120A1 (en) * 2003-05-30 2011-08-04 Northern Power Systems, Inc. Wind Turbine/Generator Set Having A Stator Cooling System Located Between Stator Frame and Active Coils
RU2245458C1 (en) * 2003-06-16 2005-01-27 Воронежский государственный технический университет Wind-powered generator
RU71386U1 (en) * 2007-05-31 2008-03-10 Александр Петрович Богила WIND POWER PLANT WITH VERTICAL ROTOR
US8426995B2 (en) * 2011-11-02 2013-04-23 General Electric Company Wind turbine generator and wind turbine
EP2590304A2 (en) * 2011-11-02 2013-05-08 GE Wind Energy GmbH Wind turbine generator and wind turbine
JP5679603B2 (en) * 2012-09-27 2015-03-04 インドゥストリア メタルルヒカ ぺスカルモナ エス．エー．アイ．シー． ワイ エフ． Wind power machine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688925C1 (en) * 2018-03-22 2019-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized axial-conical direct-current valve wind generator
RU2689211C1 (en) * 2018-03-22 2019-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized dc axial-radial direct-current valve wind generator
RU2736326C1 (en) * 2020-03-11 2020-11-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Contactless direct-current double-packaged wind generator
RU2738435C1 (en) * 2020-03-11 2020-12-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Direct current wind alternator
RU2789817C1 (en) * 2022-08-22 2023-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Asynchronous ac synchronous axial-radial wind turbine generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2633356C1 (en) Direct current valve wind generator
US8461730B2 (en) Radial flux permanent magnet alternator with dielectric stator block
WO2011095066A1 (en) Magnetic levitation supporting structure for vertical shaft disc-type motor
US11705797B2 (en) Electromagnetic generator and method of using same
CN103178668A (en) Radial magnetic field double-stator vernier motor
EP3352347B1 (en) Permanent magnet (pm) brushless machine with outer rotor
EP2518864A2 (en) Synchronous brushless multipolar machine having immobile armature and field windings
US20150349589A1 (en) Electric rotating machine
US20110049902A1 (en) Air cooled brushless wind alternator
JP5759618B2 (en) Hydroelectric generator
KR101435112B1 (en) Plate structure with a generator
RU2623214C1 (en) Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator
RU2658316C1 (en) Multiphase ac wind generator
RU2538101C2 (en) Disc inversion generator and wind power generating equipment including this generator
US11108311B2 (en) Brushless motor-generator having a spherical stator and spherical windings with displaced poles
RU2546892C1 (en) Vertical-axial wind unit
EP2548292A1 (en) Components for generators, their use and stator mounting
RU2605204C1 (en) Shaftless generator
CN107528442B (en) Aviation built-in type permanent magnetism starter-generator
CN108539944B (en) Disk type permanent magnet synchronous exhaust fan motor
US9194373B2 (en) Air cooling of wind turbine generator
WO2012121685A2 (en) Low-speed multipole synchronous generator
RU2738435C1 (en) Direct current wind alternator
RU2736200C1 (en) Axial three-input non-contact wind-solar generator
CN109687675B (en) Doubly salient motor with axial structure