| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2168062
вітрогенератор
Ім'я винахідника: Івашінцов Д.А .; Рижов А.М .; Кузнецов М.В .; Крива В.М .; Зуєв Н.В.
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Всеросійський науково -дослідний інститут гідротехніки ім. Б.Є. Вєдєнєєва"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1999.12.07
Винахід відноситься до області вітроенергетики, а саме до вітроенергетичним агрегатів, призначених для заряду акумуляторної батареї і електроживлення різних споживачів. Технічний результат, що полягає в зменшенні габаритів, маси і вартості ветроагрегата і розширенні робочого діапазону швидкостей вітру, досягається за рахунок того, що вітрогенератор, який містить вітроколесо і магнітоелектричний генератор, ротор якого має постійні магніти і пов'язаний з ветроколесом, а статор виконаний з шіхтованного муздрамтеатру з обмотками, відповідно до винаходу має два ідентичних статора, магнітопроводи яких виконані у вигляді плоских кілець з встановленими на їх торцевої частини і зверненими один до одного плоскими обмотками, а ротор виконаний у вигляді немагнитного диска з вмонтованими в неї постійними магнітами, при цьому диск ротора розташований між обмотками статора.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області вітроенергетики, зокрема до вітроенергетичним агрегатів, призначених для заряду акумуляторної батареї і електроживлення різних споживачів, наприклад, освітлювання прилади, радіо- і телеприймачі і ін., В районах і на об'єктах без електропостачання.
Відомі безредукторні вітроагрегати або вітрогенератори, які мають крильчасті ветроколесо з горизонтальною віссю обертання і магнітоелектричний генератор з постійними магнітами. Сегменти ротора з постійними магнітами встановлені безпосередньо на крилах (лопатях) вітроколеса і обертаються разом з ним, а нерухомі сегменти статора з відповідним повітряним зазором встановлені навпроти сегментів ротора і виконані у вигляді кругового статора або в вигляді дугових статорів, авторські свідоцтва СРСР: N 868105, F 03 D 9/00; N 861715, F 03 D 1/00; N 861716, F 03 D 1/00; N 969948, F 03 D 1/00.
Істотним недоліком усіх зазначених аналогів є їх мала ефективність через низький аеродинамічного ККД вітроколеса, внаслідок порушення нормального аеродинамічного обтікання останнього і великих аеродинамічних втрат, викликаних сегментами статора і ротора. Крім того, нерівномірний повітряний зазор між сегментами ротора і статора створює великий момент страгивания вітроколеса через що початок обертання останнього можливо лише при відносно високій швидкості вітру.
Зазначених недоліків позбавлений безредукторний вітроагрегат за авторським свідченням СРСР N 1737151, F 03 D 9/00. Цей вітроагрегат включає вітроколесо і магнітоелектричний генератор, ротор якого пов'язаний з ветроколесом і виконаний у вигляді двох сталевих кілець із закріпленими на них постійними магнітами, причому протилежні полюси магнітів мають однакову полярність, а нерухомий статор з обмоткою розташований між кільцями ротора.
За кількістю подібних ознак і досягається результату даний вітроагрегат найбільш близький до заявленого і прийнятий за прототип. Недоліком прототипу є невисока ефективність генератора через істотні магнітних потоків розсіювання, обумовлених установкою постійних магнітів ротора на сталевих кільцях з розміщенням магнітів однаковою полярності один проти одного. При такій конструкції генератора частина потоку дорогих постійних магнітів не використовується.
Завданням запропонованого винаходу є підвищення ефективності ветроагрегата шляхом зниження потоків розсіювання постійних магнітів.
Сутність заявленого винаходу виражається в наступній сукупністю суттєвих ознак, достатню для досягнення зазначеного вище технічного результату.
Згідно винаходу вітрогенератор, який містить вітроколесо і магнітоелектричний генератор, ротор якого має постійні магніти і пов'язаний з ветроколесом, а статор виконаний з шіхтованного муздрамтеатру з обмотками, характеризується тим, що генератор має два ідентичних статора, магнітоіроводи яких виконані у вигляді плоских кілець з встановленими на їх торцевої частини і зверненими один до одного плоскими обмотками, а ротор виконаний з немагнітного матеріалу у формі диска і забезпечений вмонтованими в неї постійними магнітами, при цьому диск ротора розташований між обмотками статора.
У цьому полягає сукупність істотних ознак, що забезпечує отримання технічного результату у всіх випадках, на які поширюється витребовують об'єкт правової охорони.
Крім того, заявлене рішення має факультативні ознаки, що характеризують його окремі випадки, конкретні форми його матеріального втілення або особливі умови його використання, а саме:
- Магнітопроводи статоров з обмотками встановлені з можливістю взаємного переміщення в тангенціальному напрямку на кут до 120 o з наступною фіксацією;
- Вітрогенератор містить комутуючі пристрій з можливістю перемикання обмоток статорів послідовно або паралельно в залежності від швидкості вітру.
Заявлений технічне рішення є новим, так як характеризується наявністю нової сукупності ознак, відсутніх у всіх відомих нам об'єктах техніки аналогічного призначення.
Безпосередній технічний результат, який може бути отриманий при реалізації заявленої сукупності ознак, полягає в наступному.
1. Корисно використовуються як вхідний, так і вихідний магнітні потоки постійних магнітів ротора, при цьому потоки розсіювання мінімальні.
2. При слабких вітрах і низькій частоті обертання вітрогенератора обмотки статорів включаються послідовно, що дозволяє підтримувати напругу на виході вітрогенератора. А при сильних вітрах і підвищеній частоті обертання вітрогенератора обмотки статорів включаються паралельно, що обмежує надмірне підвищення напруги на виході вітрогенератора.
Отримання згаданого технічного результату забезпечує появу у об'єкта винаходу в цілому ряду нових корисних властивостей, а саме зменшення габаритів, маси і вартості вітрогенератора, можливість початку його обертання при слабких вітрах і розширення робочого діапазону швидкостей вітру.
Зазначене дозволяє визнати заявлене технічне рішення відповідним критерію "винахідницький рівень".
 |
 |
 |
 |
Заявлений вітрогенератор ілюструється кресленнями, де на фіг. 1 представлений варіант з обертовим валом при розташуванні вітроколеса перед щоглою; на фіг.2 - варіант з нерухомим валом при розташуванні вітроколеса за щоглою; на Фіг.3 - варіант з електричною схемою вітрогенератора з однофазними обмотками статорів і виходом на змінному струмі; на фіг.4 - варіант з електричною схемою вітрогенератора з трифазними обмотками статорів з випрямлячами і виходом на постійному струмі.
Вітрогенератор містить вітроколесо 1 і магнітоелектричний генератор 2, дискообразний ротор 3 якого знаходиться на валу 4. На цьому ж валу 4 знаходиться і вітроколесо 1. Ротор 3 з немагнітного матеріалу має вмонтовані в нього постійні магніти 5, 6. Два нерухомих статора 7 і 8 ( у виконанні фіг.1 конструктивно суміщені з щитами генератора) мають магнітопроводи у вигляді шихтованних пласких кілець 9 і 10 з феромагнітної стрічки, на торцевій частині яких встановлені обмотки 11, 12. Генератор 2 з ветроколесом 1 встановлений на щоглі 13 з можливістю повороту за допомогою флюгера 14 на напрям вітру.
При розташуванні вітроколеса 1 з генератором 2 за щоглою 13, як відомо, може забезпечуватися безфлюгерная орієнтація на напрямок вітру. В даному виконанні ветроколесо 1 змонтовано безпосередньо на корпусі генератора 2, який виконаний з можливістю обертання щодо нерухомого вала 4. дископодібна ротор з немагнітного матеріалу 3 з'єднаний з обертовим корпусом генератора 2 і має постійні магніти 5, 6. На нерухомому валу 4 встановлено два дискових статора 7 і 8, в які вмонтовані шіхтованного плоскі кільця 9 і 10 з феромагнітної стрічки, на торцевій частині яких встановлені обмотки 11, 12.
Статорні кільця 9 і 10 разом з обмотками 11, 12 встановлені з можливістю взаємного переміщення в тангенціальному напрямку в межах до 120 o з наступною фіксацією.
У разі виконання обмоток з феромагнітними зубцями завдяки зазначеному зміщення зменшується момент страгивания вітрогенератора, що дозволяє забезпечити початок обертання вітрогенератора при слабких вітрах.
Як показано на Фіг.3 однофазні обмотки 11 і 12 статоров генератора 2 можуть перемикатися послідовно або паралельно з допомогою комутуючого пристрою КУ, має два нормально-розімкнутих контакту К1 і К2 і один нормально-замкнутий контакт К3. У загальному випадку комутуючі пристрій КУ може бути виконано як на електромагнітних, так і на напівпровідникових елементах.
На фіг. 4 трифазні обмотки 11 і 12 статоров генератора 2 під'єднані відповідно до випрямлячів В1 і В2, виходи яких за допомогою комутуючого пристрою КУ можуть перемикатися послідовно або паралельно.
РОБОТА вітрогенератор ПОЛЯГАЄ В НАСТУПНОМУ
При наявності вітру обертається вітроколесо 1, разом з ветроколесом 1 обертається пов'язаний з ним диск ротора 3 генератора 2. При цьому потік постійних магнітів 5, 6 перетинає нерухомі статорні обмотки 11, 12, в яких наводиться ЕРС. Причому завдяки розташуванню диска ротора 3 між обмотками 11, 12 використовуються як вхідний, так і вихідний магнітні потоки ротора, які замикаються через статорні кільця 9 і 10 з феромагнітної стрічки. Розсіювання потоку магнітів при цьому мінімально, що дозволяє зменшити габарити, масу і вартість вітрогенератора.
При слабких вітрах і низькій частоті обертання вітрогенератора нормально-розімкнуті контакти К1 і К2 комутуючого пристрою КУ розімкнуті, а нормально-замкнутий контакт К3 замкнутий. При цьому статорні обмотки 11 і 12 включені послідовно, що дозволяє підтримувати напругу на виході вітрогенератора і розширити робочий діапазон швидкостей вітру в бік слабких вітрів. Це особливо важливо для районів з низькою середньорічною швидкістю вітру.
У районах з високою середньорічною швидкістю вітру, при сильних вітрах і підвищеній частоті обертання вітрогенератора комутуючі пристрій КУ перемикається, при цьому нормально-розімкнуті контакти К1 і К2 замикаються, а нормально-замкнутий контакт К3 розмикається. В цьому випадку статорні обмотки 11 і 12 включені паралельно, що дозволяє обмежувати надмірне підвищення напруги на виході вітрогенератора і розширити робочий діапазон швидкостей вітру в бік сильних вітрів.
У загальному випадку перемикання комутуючого пристрою КУ може бути автоматизовано.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Вітрогенератор, що містить вітроколесо і магнітоелектричний генератор, ротор якого має постійні магніти і пов'язаний з ветроколесом, а статор виконаний з шіхтованного муздрамтеатру з обмотками, що відрізняється тим, що генератор має два ідентичних статора, магнітопроводи яких виконані у вигляді плоских кілець з встановленими на їх торцевої частини і зверненими один до одного плоскими обмотками, а ротор виконаний у вигляді немагнитного диска з вмонтованими в неї постійними магнітами, при цьому диск ротора розташований між обмотками статора.
2. Вітрогенератор по п.1, відрізняється тим, що магнітопроводи статоров з обмотками встановлені з можливістю взаємного переміщення в тангенціальному напрямку на кут до 120 o з наступною фіксацією.
3. Вітрогенератор по п.1, що відрізняється тим, що містить комутуючі пристрій з можливістю перемикання обмоток статорів послідовно або паралельно в залежності від швидкості вітру.
Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.