Безредукторный ветроагрегат с вертикальной осью вращения

 

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветроагрегат содержит расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статорными кольцами, кольцевые роторы с опорноходовыми узлами и вертикальные лопасти, закрепленные на роторе. Кольцо одной пары взаимодействующих между собой ротора и статора расположено концентрично кольцу другой пары взаимодействующих между собой ротора и статора с разных сторон от окружности стоек. Предусмотрено снабжение ветроагрегата электромагнитами , жестко связанными со статорами, расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими полюсами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(я)ю F 03 0 3/06. 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарнымзнакам (21) 4886654/06 (22) 30,11,90 (46) 07.09.93. Бюл, М 33-36 (71) Научно-производственное обьединение Гидротрубопровод" (72) Мольков В.Ф., Соколов Ю.Д., Горелов

А.Т., Козаченко Е.В„Ляхтер В.М. (73) Инженерно-научный центр "ТЭМП" по транспорту на электромагнитном подвесе с линейным электроприводом (54) БЕЗРЕДУКТОРНЫЙ ВЕТРОАГРЕГАТ С .ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ (57) Использование; ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветроагрегат содержит

„„Я0 „„2000468 С расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статорными кольцами, кольцевые роторы с опорноходовыми узлами и вертикальные лопасти, закрепленные на роторе. Кольцо одной пары взаимодействующих между собой ротора и статора расположено концентрично кольцу другой пары взаимодействующих между собой ротора и статора с разных сторон от окружности стоек, Предусмотрено снабжение ветроагрегата электромагнитами, жестко связанными со статорами, расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими полюсами, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

О

О

О

Г) 2000468

Изобретение относится к ветряным электрическим генераторам-двигателям, конкретнее к беэредукторным ветроагрегатам с вертикальной осью вращения.

Известен беэредукторный ветряной генератор-двигатель с вертикальной осью вращения, кольцевой ротор которого вращается на роликах, закрепленных на основании, а вертикальные лопасти крепятся нижним основанием к силовым элементам кольцевого ротора равномерно по кольцу.

Такое консольное закрепление лопастей требует увеличения жесткости каждой лопасти по ее высоте, что утяжеляет вес лопастей и всех вращающихся частей. Наличие одного ряда опорных роликов, по которым катится ротор ветроагрегата, для обеспечения устойчивости и надежности ротора требует выполнения его в виде жесткой конструкции от кручения. Это приводит к увеличению веса ротора, что уменьшает надежность и

КПД ветроагрегата.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является ветродвигатель с вертикальной осью вращения, у которого для повышения устойчивости применены два статорных кольца, расположенных друг над другом, жестко связанных между собой и установленных на стойках. Эти кольца охватываются вращающимися ободьями-роторами, на которых установлены вертикальные лопасти — вверх и вниз.

В описанной системе благодаря двум рядам вращающихся и опорным роликам ободьев повышается ее жесткость, а уменьшение высоты лопастей путем прикрепления их к верхнему и нижнему ободьям уменьшает высоту консольных частей и снижает требование к их жесткости.

Однако, как и аналог, эта конструкция недостаточно устойчива в силу разнесения двух рядов опорчых роликов по вертикали.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем повышения устойчивости вращающихся частей ветроагрегата.

В безредукторном ветроагрегате с вертикальной осью вращения, содержащем расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статориыми кольцами, кольцевые роторы с опорноходовыми узлами и вертикальные лопасти, закрепленные на роторе, кольцо одной пары взаимодействующих между собой ротора и статора расположено концеитрично кольцу другой пары взаимодействующих между собой ротора и статора с разных сторон от окружности стоек. При этом с целью повышения мощности эа счет уменьшения силы трения ветроагрегат может быть сиаб50

55 ные на поперечных связях лопасти 10 и ролики 7. Межу электромагнитами 9 и ответными поверхностями кольцевых роторов 5, между рабочими поверхностями сегментов-статоров 4 и их ответными рабочими поверхностями кольцевых роторов 5, а также между роликами 7 и кольцевыми дорожками 8 образуется воздушный зазор, который поддерживается постоянным системой управления электромагнитами по сигналу от датчиков зазора. жен жестко связанными со статорами электромагнитами, расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими полюсами.

На фиг.1 изображен ветроагрегат с вертикальной осью вращения, поперечный разрез; на фиг.2 — то же, вид сверху.

Ветроагрегат с вертикальной осью вращения содержит расположенные по окруж10 ности опорные стойки 1, которые соединены между собой кольцевой балкой

2. На кольцевой балке 2 жестко закреплены поперечные балки 3. На балках 3 установлены по концентричным кольцам с двух сто15 рон от кольцевой балки 2 статорные кольца, выполненные в виде сегментов — статоров 4 генераторов-двигателей. Сегменты-статоры

4 охватываются двумя концентричиыми кольцевыми роторами 5, жестко соединен20 ными между собой поперечными связями 6.

Поперечные связи 6 снабжены опорно-ходовыми узлами, выполненными в виде роликов 7, которые контактируют с кольцевыми дорожками 8. На поперечных балках 3 закреплены по двум концентричным кольцам электромагниты 9, которые полюсами обращены вниз на верхнюю поверхность кольцевых ферромагнитных роторов 5, покрытых с внутренней стороны электропроводиым не30 магнитным материалом. По крайней мере к одной боковой поверхности (внешней) связей 6 прикреплены вертикальные лопасти

10. Электромагниты 9 снабжены системы управления (не показана) зазорами между элек35 тромагнитами 9 и роторами 5 и между роликами 7 и кольцевыми дорожками 8.

Ветроагрегат работает следующим образом. Стойки 1 и кольцевая балка 2 вместе с закрепленными на ней поперечными бал40 ками 3 образуют жесткую строительную конструкцию. При включении питания на электромагниты 9, закрепленные на поперечных балках 3 с двух сторон от кольцевой балки 2, к электромагнитам притягиваются

45 ферромагнитные кольцевые роторы 5. При этом "всплывают" все вращающиеся элементы, соединенные в единую конструкцию: кольцевые роторы 5, поперечные связи

6, которыми они соединены, и закреплен2000468

Тангенциальные составляющие аэродинамических сил лопастей 10 вызывают вращение кольцевых роторов 5. Индукционное взаимодействие обмоток сегментов-статоров 4 электродвигателей-генераторов с рабочими поверхностями кольцевых роторов

5 приводит к вырабатыванию электроэнергии, которая отводится от сегментов-статоров 4 к потребителю, Выполнение ветроагрегата по предложенной конструктивной схеме имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества.

Благодаря размещению опорно-ходовых узлов, выполненных в виде роликов 7, с двух сторон от кольцевой балки 2 по двум концентричным кольцам повышается устойчивость вращающихся элементов. Это повышение устойчивости осуществлено как в продольном, так и в поперечном направлении конструкции вращающихся частей.

Каждый иэ кольцевых замкнутых роторов 5

-образной формы благодаря центробежными силам, вызывающим в нем нормальные напряжения в сечении ротора, обеспечивает достаточную продольную жесткость конструкции, а поперечные связи 6, которыми связаны роторы 5, обеспечивают необходимую поперечную жесткость. Расположение роликов 7 в два ряда концентрично в горизонтальной плоскости позволяет парировать наряду с колебаниями по вертикали, тангажу и рысканию колебания по крену.

Эти колебания являются при вращении наиболее опасными, так как они неодинаковы из-эа колебаний аэродинамических составляющих сил, действующих на лопасти и в конечном счете на вращающиеся элементы ветроагрегата. Момент, возникающий на колесной паре, парирует креновые колебания вращающейся цепочки элементов.

Таким образом, достигается по сравнению с прототипом повышение устойчивости

5 агрегата.

Кроме того, преимущества данного ветроагрегата связаны с наличием в конструкции электромагнитов 9, полностью или частично разгружающих вращающиеся эле10 ментов, благодаря чему повышается мощность агрегата, Дополнительно наличие электромагнитов 9 повышает устойчивость вращающихся электромагнитов 9 повышаст устойчивость вращающихся элементов, так

15 как электромагнитная система управления зазорами позволяет парировать колебания вращающихся элементов по крену, тангажу и в вертикальном направлении.

Формула изобретения

20 1. Безредукторный ветроагрегат с вертикальной осью вращения. содержащий расположенные nî окружности опорные стойки с установленными на них статорными кпльцами, кольцевые роторы с опорно25 ходовыми узлами и вертикальные лопасти. закрепленные на роторе. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы путем повышения устойчивости, кольцо одной пары взаимодействующих

30 между собой ротора и статора расположено концентрично кольцу другой пары взаимодействующих между собой ротора и статора с разных сторон от окружности стоек.

2. Ветроагрегат по п.1, отл и ча ю щ и35 и с я тем, что, с целью повышения мощности путем уменьшения силы трения, он снабжен жестко связанными со статорами электромагнитами, расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими

40 полюсами.

2000468

Составитель В,Мольков

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор Н.Цалихина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3072

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101