Статор генератора для ветроэнергетической установки
Сущность полезной модели: статор генератора для ветроэнергетической установки содержит корпус цилиндрической формы, магнитопровод, катушки возбуждения, катушки якоря и шины для соединения соответствующих катушек возбуждения между собой. Магнитопровод соединен с корпусом и имеет кольцеобразную форму. Катушки возбуждения равномерно расположены по периметру магнитопровода. Катушки якоря закреплены на магнитопроводе. Магнитопровод выполнен в виде отдельных секций. Соединение каждой секции магнитопровода с корпусом выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединительных приспособлений. Продольная ось симметрии каждого соединительного приспособления расположена радиально. Каждое соединительное приспособление выполнено в виде болта и соответствующей гайки клиновидной формы. Магнитопровод выполнен с гнездами клиновидной формы для размещения гаек соединительных приспособлений. Корпус выполнен с каналами для прохода болтов соединительных приспособлений. 1 з. п. ф-лы, 3 илл.
Полезная модель относится к области энергетической промышленности, в частности к устройствам для преобразования кинетической энергии природных сред в электрическую энергию и может быть использована в ветроэнергетике.
Известен статор генератора для ветроэнергетической установки, который содержит корпус, соединенный с корпусом магнитопровод, катушки возбуждения, закрепленные на магнитопроводе катушки якоря и шины для соединения соответствующих катушек возбуждения между собой (см., например, патент Российской Федерации №2270362, кл. F03D 9/00, опубл. 20 февраля 2006 г.).
К недостаткам известного технического решения можно отнести относительно сложную конструкцию статора, что требует применения трудоемкой технологии его изготовления, сборки и ремонта. Указанные обстоятельства приводят к увеличению стоимости изготовление статора и эксплуатационных затрат.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является статор генератора для ветроэнергетической установки, который включает корпус цилиндрической формы, соединенный с корпусом магнитопровод кольцеобразной формы, равномерно расположенные по периметру магнитопровода катушки возбуждения, закрепленные на магнитопроводе катушки якоря и шины для соединения соответствующих катушек возбуждения между собой (см., например, патент Российской Федерации №2204734, кл. F03D 9/00, опубл. 20 мая 2003 г.).
Выбранное в качестве ближайшего аналога известное техническое решение частично устраняет недостатки описанного выше устройства. К недостаткам известного устройства можно отнести относительно низкую технологичность его
изготовления и сборки, которая обусловлена необходимостью проведения дополнительной доработки деталей и узлов статора, что существенно увеличивает себестоимость продукции и эксплуатационные затраты на ремонт. Указанные недостатки особенно проявляются при изготовлении, сборке и ремонте статоров генераторов для ветроэнергетических установок большой мощности, то есть в том случае, когда наружный диаметр корпуса статора достигает нескольких метров.
Полезная модель направлена на решение задачи по созданию конструкции такого статора генератора для ветроэнергетической установки, которая обеспечивала бы снижение стоимости его изготовления и затрат на ремонт. Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели, заключается в упрощении конструкции и улучшении ремонтопригодности узлов и деталей статора генератора для ветроэнергетической установки большой мощности.
Поставленная задача решена за счет того, что в статоре генератора для ветроэнергетической установки, который включает корпус цилиндрической формы, соединенный с корпусом магнитопровод кольцеобразной формы, равномерно расположенные по периметру магнитопровода катушки возбуждения, закрепленные на магнитопроводе катушки якоря и шины для соединения соответствующих катушек возбуждения между собой, магнитопровод выполнен в виде отдельных секций, а соединение каждой секции магнитопровода с корпусом выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединительных приспособлений, продольная ось симметрии каждого из которых расположена радиально, при этом каждое соединительное приспособление выполнено в виде болта и соответствующей гайки клиновидной формы, причем магнитопровод выполнен с гнездами клиновидной формы для размещения гаек соединительных приспособлений, а корпус выполнен с каналами для прохода болтов соединительных приспособлений.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что корпус выполнен из магнитомягкого материала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен статор генератора для ветроэнергетической установки, на фиг.2 - узел соединения секции магнитопровода с корпусом и на фиг.3 - генератор для ветроэнергетической установки.
Статор генератора для ветроэнергетической установки содержит корпус 1 цилиндрической формы. Корпус 1 может быть выполнен из магнитомягкого материала, например, из сплава на основе Fe - Со (пермендюр). С корпусом 1 соединен магнитопровод 2, который имеет кольцеобразную форму и расположен коаксиально внутри корпуса 1. Магнитопровод 2 выполнен в виде отдельных секций 3 (фиг.2 и 3), имеющих форму секторов. Магнитопровод 2 выполнен с пазами, в которых размещены катушки 4 возбуждения. Катушки 4 обмоток возбуждения расположены равномерно по периметру магнитопровода 2. На магнитопроводе 2 закреплены катушки 5 обмоток якоря. Следует отметить, что катушки 4 обмоток возбуждения могут быть изготовлены отдельно от статора и установлены в соответствующих пазах магнитопровода 2 при его окончательной сборке. Соответствующие катушки 4 обмоток возбуждения соединены между собой с помощью шин 6. Соединение каждой секции 3 магнитопровода 2 с корпусом 1 выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединительных приспособлений, продольная ось 7 симметрии каждого из которых расположена радиально. Так на фиг.2 представлен вариант конструктивного выполнения устройства, при котором секция 3 магнитопровода 2 соединена с корпусом 1 с помощью трех соединительных приспособлений. Каждое соединительное приспособление выполнено в виде болта 8 и соответствующей гайки 9 клиновидной формы. Магнитопровод 2 (каждая образующая его секция 3) выполнен с гнездами 10 клиновидной формы для
размещения соответствующих гаек 9 соединительных приспособлений. Корпус 1 выполнен с каналами 11 для прохода соответствующих болтов 8 соединительных приспособлений.
Описанный выше статор входит в состав генератора для ветроэнергетической установки, который содержит установленный коаксиально внутри статора ротор. Один из вариантов конструктивного выполнения ротора представлен на фиг.3 и включает установленный с возможностью вращения вал 12, который кинематически связан с валом (на чертежах не изображено) ветроколеса ветроэнергетической установки. На валу 12 с помощью опор-спиц 13 закреплен обод 14. По периметру обода 4 равномерно расположены сердечник 15 с полюсными наконечниками 16.
Статор генератора ветроэнергетической установки работает следующим образом.
При сборке статора каждую секцию 3 магнитопровода 2 последовательно закрепляют на корпусе 1 с помощью соответствующих соединительных приспособлений. Для этого гайку 9 каждого соединительного приспособления размещают в соответствующем гнезде 10 секции 3 магнитопровода 2. Болт 8 соединительного приспособления размещают в соответствующем канале 11 корпуса 1 статора. При повороте болт 8 ввинчивается в гайку 9, повороту которой препятствуют клиновидная форма гайки 9 и стенок гнезда 10 и происходит радиальное перемещение секции 3 магнитопровода 2 к корпусу 1 статора. Такая конструкция соединительного приспособления обеспечивает наиболее полный контакт магнитопровода 2 со стенками корпуса 1 статора по всему его периметру. Затем осуществляют размещение катушек 5 обмоток якоря и катушек 4 обмоток возбуждения на магнитопроводе 2. При этом катушки 4 обмоток возбуждения
закрепляют в соответствующих пазах на магнитопроводе 2 и соединяют между собой с помощью шин 6.
Воздушный поток, движущийся вдоль продольной оси симметрии ветроэнергетической установки, попадает на ветроколесо и заставляет его вращаться. Поскольку вал ветроколеса кинематически связан с валом 12 ротора генератора, то вал 12 ротора также начинает вращаться. При вращении ротора постоянный ток поступает от источника постоянного тока в катушки 4 обмотки возбуждения статора. Магнитное поле создается магнитодвижущими силами катушек 4 обмотки возбуждения. Магнитный поток проходит через зазор между полюсными наконечниками 16 сердечника 15 ротора, и секциями 3 магнитопровода 2, которые выполняют функции полюсных наконечников статора, сцепляется с катушками 5 обмотки якоря статора и создает магнитодвижущую силу статора, наводя в статоре электродвижущую силу.
1. Статор генератора для ветроэнергетической установки, включающий корпус цилиндрической формы, соединенный с корпусом магнитопровод кольцеобразной формы, равномерно расположенные по периметру магнитопровода катушки возбуждения, закрепленные на магнитопроводе катушки якоря и шины для соединения соответствующих катушек возбуждения между собой, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде отдельных секций, а соединение каждой секции магнитопровода с корпусом выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединительных приспособлений, продольная ось симметрии каждого из которых расположена радиально, при этом каждое соединительное приспособление выполнено в виде болта и соответствующей гайки клиновидной формы, причем магнитопровод выполнен с гнездами клиновидной формы для размещения гаек соединительных приспособлений, а корпус выполнен с каналами для прохода болтов соединительных приспособлений.
2. Статор генератора по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из магнитомягкого материала.
