Национальный Технический Университет "Киевский Политехнический Институт"
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 Национальный Технический Университет "Киевский Политехнический Институт"filedCriticalНациональный Технический Университет "Киевский Политехнический Институт"
Priority to UAU201102821UpriorityCriticalpatent/UA64345U/en
Publication of UA64345UpublicationCriticalpatent/UA64345U/en
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
Wind Motors
(AREA)
Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like
(AREA)
Abstract
A wind-driven power unit comprises two wind-turbines placed on semi-shafts, with inverse rotary motion, generator that comprises a stator with a three-phase distributed winding and movable section. The stator is fixed in cantilever fashion by means of a holder to the generator body, winding of the stator is made of sections in Π-like spatial form with two-side active surface, and the movable section is arranged as a two salient-pole rotors with magnetoelectric excitation.
Claims (2)
( (51) МПК (2011.01) КИ гОЗО 1/00 і НОгК 1/27 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА й ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ о П И С відповідал г ть ВЛАСНОСТІ власника УКРАЇНИ ДО ПАТЕНТУ патенту НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ нЛляМШЛМНЛООВООНВЦ ТТ ЮІЕИКККІІИІІІІІОООТІТЬЬОООЬЬИЕІШШШШШШОЛІО.О ООЛІООИООВВОВООЛОВЛЛІЕИТОКОЛИЛОЬИХОХВОИСТЛООХХЬТТЬТЬИТНЬТЬТЬОСХХІХОТЛТИТТООХЗООТОВОООООВВЛОЛОВТИИОТОТИОТОИТНЯ» (54) ВІТРОАГРЕГАТ 1 2 (21) иго1102821 із секцій П-подібної просторової форми з двосто- (22) 10.03.2011 ронньою активною поверхнею, а рухома частина (24) 10.11.2011 виконана у вигляді двох явнополюсних роторів з (46) 10.11.2011, Бюл.Мо 21, 2011 р. магнітоелектричним збудженням, еквідистантно (72) ШИНКАРЕНКО ВАСИЛЬ ФЕДОРОВИЧ, ЧУ- розміщених відносно активної поверхні статора і МАК ВАДИМ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ГАЙДАЄНКО механічно з'єднаних із піввалами відповідних віт- ЮРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, МІРОШНИК ОКСАНА ЛЕО- ротурбін, причому в межах кожного подвійного НІДІВНА полюсного поділу П-подібні секції укладено з пе- (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ рехрестом двох крайніх фаз в неробочій зоні ста- УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИ- тора. ТУТ" 2. Вітроагрегат за п. 1, який відрізняється тим, (57) 1. Вітроагрегат, що містить співвісно розміще- що місця кріплення кронштейнів розміщено на ні на піввалах дві вітротурбіни з інверсним оберто- вільній від обмотки торцевій поверхні статора, між вим рухом, генератор, до складу якого входить лобовими частинами розподіленої обмотки. статор з трифазною розподіленою обмоткою і ру- З. Вітроагрегат за пп. 1, 2, який відрізняється хома частина, який відрізняється тим, що статор тим, що статор виконано з тороїдною плоскою ак- закріплено консольно за допомогою кронштейнів тивною поверхнею, а ротори з магнітоелектричним до корпусу генератора, обмотка статора виконана збудженням виконано дисковими. - Корисна модель належить до вітроенергетики і вузол для зняття напруги з обмотки обертового Ф може бути використана в конструкціях автономних статора (21. п безредукторних вітроелектростанцій з двома віт- Використання рухомого статора та наявність ротурбінами, що здійснюють інверсний обертовий щіткового ковзного контактного вузла, з урахуван-( (51) МПК (2011.01) КИ гОЗО 1/00 і НОгК 1/27 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА й ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ о П И С відповідал г ть ВЛАСНОСТІ власника УКРАЇНИ ДО ПАТЕНТУ патенту НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ нЛляМШЛМНЛООВООНВЦ ТТ ЮІЕИКККІІИІІІІІОООТІТЬЬОООЬЬИЕІШШШШШШОЛІО.О ООЛІООИООВВОВООЛОВЛЛІЕИТОКОЛИЛОЬИХОХВОИСТЛООХХЬТТЬТЬИТНЬТЬТЬОСХХІХОТЛТИТТООХЗООТОВОООООВВЛОЛОВТИИОТОТИОТОИТНЯ» (54 ) WIND UNIT 1 2 (21) igo1102821 from sections of a U-shaped spatial shape with (22) 10.03.2011 a two-sided active surface, and the moving part (24) 10.11.2011 is made in the form of two clear-pole rotors with (46) 10.11.2011 , Byul.Mo 21, 2011 by magnetoelectric excitation, equidistantly (72) SHYNKARENKO VASIL FEDOROVYCH, CHU- placed relative to the active surface of the stator and MAK VADIM VOLODYMYROVYCH, HAYDAYENKO mechanically connected to the half-shafts of the corresponding wind turbines. , and within each double NIDIVNA pole division, U-shaped sections are made of pe- (73) NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY re a cross of two extreme phases in the non-working zone of the sta- UKRAINE "KYIV POLYTECHNIC INSTITUTE. HERE" 2. The wind turbine according to claim 1, which differs in that, (57) 1. The wind turbine, which contains coaxially located mounting points of the brackets placed on the half-shafts of two wind turbines with an inverse rotating end surface free from the winding of the stator, between the motion , a generator, which includes the frontal parts of the distributed winding, a stator with a three-phase distributed winding and a wind turbine according to claims 1, 2, which differs in the main part, which differs in that the stator is made with a toroidal flat ac- fixed cantilever with the help of brackets with a tive surface, and the rotors with magneto-electric to the generator body, the stator winding is made by the excitation is made by disks. - The useful model belongs to the wind power industry and the node for removing the tension from the winding of the rotating F can be used in the designs of autonomous stators (21. p gearless wind power plants with two vit- The use of a moving stator and the presence of roturbines performing inverse rotation of the brush sliding contact unit, taking into accountрух. ням умов експлуатації при безпосередньому впли- ІФ) Відомий вітроагрегат подібного типу містить ві атмосферних факторів, суттєво знижують надій- «ЇЇ дві вітротурбіни (передню і задню) з інверсним ність відомої конструкції вітроагрегата. аг! обертовим рухом, що закріплені на двох співвісних В основу корисної моделі поставлена задача «їЇ піввалах, платформу-головку, на якій розміщено забезпечення необхідного рівня надійності вітроа- (Се) два електрогенератори, ротори яких через муфти грегата. - з'єднані з відповідними валами вітротурбін, відце- Поставлена задача вирішується тим, що у віт- в. нтрового регулятора і зубчатої передачі (1). Недо- роагрегаті, який містить співвісно розміщені на ліком аналога є складність вітроагрегата, необхід- півосях дві вітротурбіни з інверсним обертовим ність використання двох електрогенераторів, рухом, генератор, до складу якого входить статор складних вузлів і кінематичних передач, що приз- з трифазною розподіленою обмоткою і рухома « водить до збільшення габаритів, маси і зменшує частина у вигляді явнополюсного ротора з магні- -З надійність його роботи. тоелектричним збудженням, підсистему випрям- 8 Найбільш близьким технічним рішенням до лення струму, контролю та стабілізації параметрів т запропонованої корисної моделі є вітроагрегат, напруги, статор закріплено консольно за допомо- який має дві співвісно розташовані вітротурбіни, гою кронштейнів до корпусу генератора, обмотка що створюють інверсний обертовий рух, електро- статора виконана з секцій П-подібної просторової генератор що містить обертовий статор з розподі- форми, з утворенням двосторонньої активної по- леною трифазною обмоткою і явнополюсний ротор верхні, а рухома частина виконана у вигляді двох з простійними магнітами, підсистему випрямлення роторів, еквідестантно розміщених відносно акти- змінного струму і щітковий ковзний контактний вної поверхні статора і механічно з'єднаних з пів- валами відповідних вітротурбін, причому в межах кожного подвійного полюсного поділу П-подібні двох крайніх фаз (фіг. 2). Вітроагрегат може мати секції укладено з перехрестом двох крайніх фаз в пристрій для випрямлення струму, а також підсис- неробочій зоні статора. Місця кріплення крон- тему контролю та стабілізації параметрів напруги штейнів розміщено на вільній від обмотки торцевій (не показані). поверхні статора, між лобовими частинами розпо- Аналогічну конструкцію має вітроагрегат з ви- діленої обмотки. За необхідністю генератор може користанням генератора з тороїдною плоскою ак- бути виконаний з тороїдною плоскою активною тивною поверхнею (фіг. 3). В такій конструкції ро- поверхнею, причому ротори з магнітоелектричним тори З і 4 генератора виконуються дисковими, що збудженням виконуються дисковими. задовольняє умовам їх геометричної і електромаг- У порівнянні з найближчим аналогом запропо- нітної еквівалентності, а статор 2 може бути дода- новане технічне рішення характеризується наявні- тково закріплений до втулки 13, яка виконує функ- стю наступних ознак: цію підшипникової опори і забезпечує співвісність - статор генератора виконано нерухомим; піввалів 8 і 9. - статор консольно закріплений до корпусу ге- Пристрій працює наступним чином. За умови нератора за допомогою кронштейнів; наявності достатнього вітронавантаження інверсні - розподілена обмотка статора виготовлена з крутні моменти, що створюються вітротурбінами 6 секцій П-подібної просторової форми; і 7, через піввали 8 і 9 передаються на ротори З і - статор має двосторонню активну поверхню; 4. При обертанні роторів З і 4 з постійними магні- - в межах кожного подвійного полюсного поді- тами 5 у повітряних проміжках створюється обер- лу, в неробочій зоні статора, секції обмотки стато- тове магнітне поле, під дією якого в обмотці 10 ра укладено з перехрестом двох крайніх фаз; наводиться електрорушійна сила. Так як ротори Зі - рухома частина генератора виконана у ви- 4 обертаються зустрічно, для забезпечення узго- гляді двох роторів; дженого напряму протікання струмів у секціях, - ротори еквідистантно розміщено відносно ак- активні сторони яких знаходяться на протилежних тивної поверхні статора; активних поверхнях статора 2, секції обмотки 10 - ротори механічно з'єднані з піввалами вітро- укладено з перехрестом двох крайніх фаз, що за- турбін; безпечує зворотній порядок чергування фаз на - місця кріплення кронштейнів розміщено на протилежних активних сторонах статора 2 (фіг. 2). вільній від обмотки торцевій поверхні статора, між За умови підключення до обмотки 10 генератора лобовими частинам П-подібних секцій обмотки; електронавантаження в електричному колі буде - генератор може також бути виготовлений з протікати робочий струм. тороїдною плоскою активною поверхнею та двома Запропонований приклад технічної реалізації геометрично і електромагнітно еквівалентними вітроагрегата дозволяє забезпечити наступні пе- роторами дискового типу. реваги у порівнянні з найближчим аналогом: Всі зазначені ознаки є суттєвими, кожна окре- - синхронний генератор виконано з нерухомим мо і в сукупності забезпечують вирішення постав- статором, що забезпечує його безконтактність і, як леної задачі. наслідок, суттєво підвищує надійність роботи віт- Суть корисної моделі пояснюється креслення- роагрегата; ми, де на фіг. 1 показано поздовжній переріз конс- - виконання статора генератора з двосторон- трукції запропонованого вітроагрегата, на фіг. 2 ньою активною поверхнею дозволяє підвищити показано розгортку схеми укладки П-подібних сек- його питомі енергетичні показники (збільшити ак- цій обмотки в неробочій зоні статора, а на фіг. 3, тивну потужність за умови збереження його габа- як приклад, подано поздовжній переріз конструкції ритних розмірів), а також покращити умови охоло- генератора з тороїдною плоскою активною повер- дження його активних частин; хнею. - виконання рухомої частини генератора у Вітроагрегат складається з генератора, що мі- двороторному варіанті забезпечує рівність динамі- стить корпус 1, статор 2, внутрішній З і зовнішній чних моментів опору правої і лівої вітротурбіни; явнополюсні ротори 4 з постійними магнітами 5 і - можливість технічної реалізації конструкції вітротурбін 6 і 7, що закріплені на піввалах 8 і 9 генератора з різноманітними видами просторових (фіг. 1). форм активних поверхонь (циліндричною, тороїд- На статорі 2 розміщена трифазна розподілена ною плоскою, конічною, сферичною, плоскою) за- обмотка 10 з секціями П-подібної просторової фо- безпечує можливість раціонального вибору компо- рми, які утворюють двосторонню активну поверх- нувальної схеми вітроагрегата в залежності від ню. Статор 2 закріплений на корпусі 1 консольно його потужності і типу вітротурбін. за допомогою кронштейнів 11. Кріплення крон- Бібліографічні дані використаних джерел ін- штейнів 11 до статора 2 виконано на вільній від формації обмотки 10 торцевій поверхні статора 2, між лобо- 1. Кривцов В.С., Олейников А.М., Яковлев А.И. вими частинам обмотки 10. Внутрішній ротор З Нейисчерпаемая знергия. Кн.movement. under the direct influence of the operating conditions IF) A known wind turbine of this type contains atmospheric factors that significantly reduce the reliability of the known wind turbine design. ah! rotary movement fixed on two coaxial The basis of a useful model is the task of "its half-shafts, a platform-head, on which is placed the necessary level of reliability of the wind- (Se) two electric generators, the rotors of which are through the clutches of the generator. - connected to the corresponding shafts of wind turbines, so the problem is solved by the fact that in the wind internal regulator and gear (1). The sub-unit, which contains equiaxially placed on the side of the analog is the complexity of the wind unit, requires two wind turbines with inverse rotation, the use of two electric generators, motion, a generator, which includes a stator of complex nodes and kinematic gears, which is priz- with a three-phase distributed winding and moving "leads to an increase in dimensions, mass and reduces the part in the form of a clear-pole rotor made of magnesium -Z the reliability of its work. 8 The closest technical solution to current rectification, control and stabilization of the parameters of the proposed useful model is a wind turbine, voltage, the stator is fixed cantilever with the help of two coaxially located wind turbines, the brackets to the generator body, the winding that create inverse rotary motion, the electro-stator is made of sections of a U-shaped spatial generator containing a rotating stator of a displacement shape, with the formation of a two-sided active three-phase winding and a clear-pole upper rotor, and the moving part is made in the form of two with space magnets, a subsystem straightening of the rotors, equidistantly placed relative to the active alternating current and the brush sliding contact of the outer surface of the stator and mechanically connected to the half-shafts of the corresponding wind turbines, and within each double pole division U-shaped two extreme phases (Fig. 2). The wind turbine can have sections placed with the intersection of the two extreme phases in the device for rectifying the current, as well as in the sub-system working zone of the stator. The mounting points of the crown - the subject of control and stabilization of the parameters of the matte voltage - are placed on the end winding free from the winding (not shown). surface of the stator, between the frontal parts of a wind turbine with a separate winding has a similar design. If necessary, the generator can be made with a toroidal flat active surface using a generator with a toroidal planar active surface (Fig. 3). In such a design, the ro- surface, and the rotors with the magnetoelectric torus З and 4 of the generator are made of disk, and the excitation is made of disk. meets the conditions of their geometrical and electromagnetic Compared with the closest analogue of the proposed equivalence, and the stator 2 can be added technical solution is characterized by existing fixed to the sleeve 13, which performs the function of the following features: bearing support and ensures co-axis - the stator of the generator is fixed; half-shafts 8 and 9. - the stator cantilever is fixed to the housing of the he- The device works as follows. Provided nerator using brackets; if there is sufficient wind load, inverse - the distributed winding of the stator is made of torques created by wind turbines of 6 sections of a U-shaped spatial shape; and 7, through the half-shafts 8 and 9 are transmitted to the rotors C and - the stator has a two-sided active surface; 4. During the rotation of rotors C and 4 with permanent magnets, within each double-pole field 5 in the air gaps, a static magnetic field is created in the non-working zone of the stator, the winding section, under the action of which in the winding 10 ra concluded with the intersection of two extreme phases; electromotive force is induced. Since the rotors Z - the moving part of the generator is made in the form of 4, they rotate in opposite directions, to ensure the alignment of the two rotors; of the direction of flow of currents in the sections, - rotors are equidistantly placed relative to the active side, the active sides of which are on opposite sides of the stator surface; active surfaces of the stator 2, winding section 10 - rotors are mechanically connected to the half-shafts wind-laid with the intersection of the two extreme phases of the turbine; ensures the reverse order of alternating phases on - the places of attachment of the brackets are placed on the opposite active sides of the stator 2 (Fig. 2). free from the winding of the end surface of the stator, between the frontal parts of the U-shaped sections of the winding provided it is connected to the winding 10 of the generator; the electrical load in the electrical circuit will be - the generator can also be made with the flow of operating current. with a toroidal flat active surface and two The proposed example of a technical implementation geometrically and electromagnetically equivalent wind turbine allows to provide the following per- disk-type rotors. advantages in comparison with the nearest analogue: All the mentioned features are significant, each specific synchronous generator is made with a fixed mo and together provide a solution by the supplier, which ensures its non-contact and, as it were, task. as a result, it significantly increases the reliability of the vit- The essence of a useful model is explained by the drawing unit; we, where in fig. 1 shows a longitudinal section of the construction of the stator of the two-sided generator of the proposed wind unit, in fig. The 2nd active surface allows to increase the sweep of the layout of the U-shaped sec- its specific energy indicators (increase the action of the winding in the non-working zone of the stator, and in Fig. 3, tive power under the condition of preserving its gaba- as an example, a longitudinal section is given constructions of compact dimensions), as well as to improve the conditions of the cooler with a toroidal flat active cooling of its active parts; nod - the implementation of the moving part of the generator in the wind turbine consists of a generator that, in the single-rotor version, ensures the equality of the dynamizing body 1, stator 2, internal Z and external moments of resistance of the right and left wind turbines; clear-pole rotors 4 with permanent magnets 5 and - the possibility of technical implementation of the design of wind turbines 6 and 7, which are fixed on the half-shafts 8 and 9 of the generator with various types of spatial ones (Fig. 1). shapes of active surfaces (cylindrical, toroidal, three-phase distributed flat, conical, spherical, flat) winding 10 with sections of a U-shaped spatial fo- provides the possibility of a rational choice of compor, which form a two-sided active surface schemes of the wind unit depending on the nu. Stator 2 is fixed on the body 1 cantilever its capacity and type of wind turbines. with the help of brackets 11. The fastening of the crown 11 to the stator 2 is made on the end surface of the stator 2 free from the formation of the winding 10, between the frontal 1. Kryvtsov V.S., Oleinikov A.M., Yakovlev A .I. parts of the winding 10. The inner rotor with inexhaustible energy. Book2. Ветрознергетика. - закріплений на піввалі 8, а зовнішній за допомогою Харьков: «Нац. азрокосм, ун-т», Севаст. «Нац. кронштейнів 12 механічно з'єднаний з піввалом 9. техн. ун-т», 2004. - 519 с. В межах кожного подвійного полюсного поділу 2. А.св. Мо 1787205 СССР, МКИ ГОЗО 1/00. Ве- 2т, в неробочій зоні статора 2, П-подібні секції трознергетическая установка /А.Д. Обозов и др. - трифазної обмотки 10 укладено з перехрестом Опубл. 07.01.93, Бюл. Мо 1.2. Wind energy. - fixed on the half-shaft 8, and external with the help of Kharkiv: "National. azrokosm, University of Sevast. "National brackets 12 mechanically connected to the half shaft 9. tech. University", 2004. - 519 p. Within each double polar division 2. A.sv. Mo. 1787205 USSR, MKY GOZO 1/00. Ve- 2t, in the non-working zone of the stator 2, U-shaped sections three-energy installation / A.D. Obozov et al. - three-phase winding 10 laid with a cross Publ. 07.01.93, Bull. Mo 1.
UAU201102821U2011-03-102011-03-10Wind-driven power unit
UA64345U
(en)