×
27.10.2014
216.013.01bb

НИЗКООБОРОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ВЕТРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в низкооборотных ветросиловых установках для преобразования ветровой энергии в электрическую. Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции содержит соединенный с валом ветросиловой установки ротор в виде диска и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, расположенными по окружности диска. Дополнительно введен немагнитный диск ротора с радиально расположенными отверстиями. В этих отверстиях размещены в несколько рядов постоянные магниты с чередующейся по окружности полярностью их полюсов. Статоры снабжены ползунами, обеспечивающими их радиальное перемещение в направляющих относительно дисков. Дополнительно введены компенсирующие статоры с магнитами противоположной полярности, установленные диаметрально относительно диска статорам с катушками. Число магнитов в рядах выбрано четным. Изобретение направлено на повышение надежности работы генератора за счет уменьшения эффекта «залипания», а также на обеспечение модульного принципа подбора параметров генератора под требуемые характеристики конкретной ветросиловой установки. 2 ил.
Основные результаты: Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции, содержащий соединенный с валом ветросиловой установки ротор в виде диска и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, расположенными по окружности диска, отличающийся тем, что использован немагнитный диск ротора с радиально расположенными отверстиями, в которых размещены в несколько рядов постоянные магниты с чередующейся по окружности полярностью их полюсов, а статоры снабжены ползунами, обеспечивающими их радиальное перемещение в направляющих относительно дисков, причем дополнительно введены компенсирующие статоры с магнитами противоположной полярности, установленые диаметрально относительно диска статорам с катушками, и число магнитов в рядах выбрано четным.
Реферат Свернуть Развернуть

Настоящее изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в низкооборотных ветросиловых установках для преобразования ветровой энергии в электрическую. Скорость вращения вала ветроустановки зависит от постоянно изменяющейся скорости ветра, поэтому выходные параметра электрического генератора необходимо оперативно регулировать.

Известен генератор в составе ветросиловой установки [1], например, по патенту РФ №2064082 «Ветросиловая установка», автора Николаева Г.С. и др., содержащий ротор в виде диска из непроводящего материала, на периферии которого выполнены пазы для обмоток, соединенных с токосъемными кольцами, а обмотки ротора охвачены электромагнитами статора, причем ротор генератора подключен к валу ветросиловой установки.

Недостатком данной конструкции является наличие токосъемных колец и эффекта «залипания» - торможения ротора при вхождении обмотки между полюсами электромагнитного статора, обусловленного взаимодействием электромагнитных полей.

Известен также «Торцевой генератор переменного тока», автора Лисейкина и др., приводимый в действие ветровым лопастным колесом [2], по патенту №1835116 СССР, содержащий ротор в виде двух дисковых магнитопроводов, на которых размещены аксиально намагниченные постоянные магниты и статор с катушками рабочей обмотки, выполненных в виде полых цилиндров и размещенных в отверстиях диска статора.

Недостатком данной конструкции является также наличие эффекта «залипания», что увеличивает начальный стартовый крутящий момент при пуске генератора. Это особенно актуально при трогании с места ветросиловых установок при слабых ветрах. Кроме того, данная конструкция не предполагает изменение параметров ее узлов и подстраивание их под параметры конкретной ветроустановки.

Известен генератор в составе ветроустановки, в котором эффект «залипания» значительно снижен, см., например, «Безредукторный ветроагрегат», автора Строганова В.И. [3] по патенту СССР №1787206.

Генератор содержит ротор, связанный с ветроколесом и выполненный в виде стальных колец с постоянными магнитами, статор - в виде расположенных между кольцами шихтованных секций с обмотками, причем стальные кольца расположены коаксиально друг к другу с зазорами между одноименными полюсами магнитов, а магниты расположены с наружных и внутренних сторон колец.

Недостатком данной конструкции является ее сложность, особенно в части технологии изготовления, последующей сборки и обслуживания. В конструкции не предусматривается подстройка или регулирование каких-либо параметров.

Ближайшим аналогом (прототипом) является генератор в составе «Безредукторного ветроэнергоагрегата» автора Попова А.И. и др. [4] по патенту РФ на полезную модель №33410.

Генератор содержит ротор, соединенный с валом ветроагрегата, и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, причем ротор выполнен в виде диска с ферромагнитными зубцами и впадинами между ними по периферии диска, размещенными между полюсными наконечниками статоров. Необходимое количество дисков и роторов и количество статоров определяется требуемым количеством фаз и частотой выходного напряжения.

Недостатком данного устройства является ограниченная мощность из-за наличия однополярного сигнала в катушках статоров, обусловленная постоянной составляющей магнитной индукции в магнитопроводах. Кроме того, в данной конструкции присутствует также нежелательный эффект «залипания», приводящий к необходимости прилагать дополнительные усилия при начале движения ветроагрегата.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.

Технический результат предлагаемого решения заключается в следующем:

- увеличена эффективность устройства за счет размещения в радиально расположенных отверстиях диска постоянных магнитов с чередующейся по окружности диска полярностью, что позволяет получать с выходных катушек разнополярные сигналы большей мощности;

- увеличена эффективность устройства за счет размещения рабочих или дополнительных без обмоток статоров с противоположной полярностью магнитов, совпадающих по фазе со съемом сигнала с обмоток рабочих статоров;

- упрощена конструкция устройства, которая может выполняться в сборно-разборном варианте: изменять количество статоров, диаметр и количество зубцов с магнитами на роторе и т.д., что позволяет без дополнительного мультипликатора подбирать режимы работы генератора под конкретную конструкцию ветроагрегата.

Технический результат достигается также за счет того, что на немагнитном диске ротора размещены постоянные магниты в отверстиях нескольких радиальных рядов с чередующейся полярностью, а статоры снабжены ползунами, позволяющими перемещать статоры в радиальном направлении. Технический результат достигается также за счет установки напротив рабочих статоров на диаметрально противоположной стороне диска компенсирующих статоров с противоположной полярностью магнитов.

Технический результат достигается также за счет возможности выполнения устройства в блочном сборно-разборном безкорпусном варианте, обеспечивающем необходимые регулировки и настройки генератора.

Предложенное техническое решение может найти применение в ветроэнергетике в качестве универсального низкооборотного бескорпусного генератора, параметры которого можно подстраивать под конкретные технические характеристики разнотипных ветроэнергетических установок.

На фиг.1 изображен вариант размещения на диске ротора постоянных магнитов в два ряда, одного рабочего и одного компенсирующего статора.

На фиг.2 изображен упрощенный вариант компоновки низкооборотного генератора в составе ветросиловой установки с ортогональной осью вращения.

Устройство содержит немагнитный диск 1 ротора, соединенный с валом 2 ветросиловой установки, причем в отверстиях диска радиально по окружности расположены, например, в два ряда постоянные магниты 3 с чередующейся полярностью их полюсов. Число магнитов в рядах выбрано четным. На чертеже изображен упрощенный вариант генератора, содержащего один рабочий статор 4 с обмотками и один компенсирующий статор 5, который может не содержать рабочей обмотки 6. Кроме того, в состав статоров входят постоянные магниты 7 и полюсные наконечники 8.

Статоры имеют возможность радиально относительно диска перемещаться с помощью ползунов (не показано на чертеже) в направляющих 9.

Низкооборотный генератор для ветросиловой установки работает следующим образом.

Диск 1 получает вращение от связанного с ним вала 2 ветроустановки, причем постоянные магниты 3, например, крайнего (наружного) ряда периодически проходят между полюсными наконечниками 8 статоров 4 и 5.

Поскольку полярность полюсов магнитов 3 чередуется, то при прохождении через статоры их магнитные поля либо суммируются с магнитным полем магнитов 7 статоров, либо вычитаются, при этом с обмотки 6 рабочего статора снимается напряжение «U» обеих полярностей. Для увеличения выходного сигнала магниты располагаются не на поверхности, а в радиально расположенных отверстиях диска 1.

В отличие от прототипа, в котором вырабатывается выходное напряжение одной полярности с постоянной составляющей, приводящей к замагничиванию магнитоприводов, во вновь предложенном устройстве в рабочей обмотке 6 генерируется квазисинусоидальное напряжение с формой, зависящей от конфигурации магнитов 3 и полюсных наконечников 8.

Для уменьшения эффекта «залипания» диаметрально напротив рабочего статора может быть установлен компенсирующий статор 5 с обмоткой или без обмотки. Число магнитов в отверстиях рядов диска должно быть четным. Таким образом, при возникновении эффекта залипания (торможения), например, в рабочем статоре одновременно присутствует эффект отталкивания в компенсирующем противоположно расположенном статоре. Это уменьшает величину момента, необходимого для начала движения (страгивания с места) ветросиловой установки при слабых стартовых ветрах. На чертеже изображен вариант генератора с одним рабочим статором 4, однако их число, так же как и в прототипе, определяется числом фаз и необходимой мощностью на его выходных обмотках.

Вместо нескольких дисков ротора, предлагаемых в прототипе, в рассматриваемом генераторе постоянные магниты 3 (см. фиг.1) располагаются радиально в отверстиях диска по окружности в несколько рядов, в данном примере в два ряда. Радиально расположенные магниты соседних рядов имеют одинаковую угловую скорость, но разную линейную. Поэтому при большей скорости вращения вала 2 ветроустановки полюсные наконечники 8 статоров 4 и 5 находятся в зоне действия ряда крайних магнитов 3 диска 1. Если обороты ветроустановки снизились, то статоры по направляющим 9 перемещаются радиально к центру диска, чтобы полюсные наконечники находились над вторым внутренним рядом магнитов диска ротора.

Статоры перемещаются с помощью ползунов (не показано на чертеже) в пазах направляющих 9 и крепятся винтами по примеру, описанному [5], либо другим известным способом.

В предлагаемом устройстве целесообразно использовать сменные диски 1 разных диаметров с необходимым числом постоянных магнитов 3, а также числом противоположно расположенных пар статоров 4 и 5, причем для низкооборотных ветроустановок с вертикальным ротором диаметр диска конструктивно практически не ограничен (Фиг.2).

Предлагаемая конструкция позволяет компоновать узлы низкооборотного генератора под параметры ветросиловых установок с разными заявленными характеристиками числа оборотов в зависимости от скорости ветра.

Кроме того, в предложенном устройстве представляется возможность регулировать параметры выходного сигнала генератора, перемещая статоры в радиальном направлении.

В отличие от известных корпусных конструкций генераторов, предложенное устройство может быть выполнено в сборно-разборном варианте и монтажом на месте установки ветросиловой установки под ее конкретные параметры. Последнее особенно актуально для низкооборотных ветроэнергетических установок большой мощности.

Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции, содержащий соединенный с валом ветросиловой установки ротор в виде диска и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, расположенными по окружности диска, отличающийся тем, что использован немагнитный диск ротора с радиально расположенными отверстиями, в которых размещены в несколько рядов постоянные магниты с чередующейся по окружности полярностью их полюсов, а статоры снабжены ползунами, обеспечивающими их радиальное перемещение в направляющих относительно дисков, причем дополнительно введены компенсирующие статоры с магнитами противоположной полярности, установленые диаметрально относительно диска статорам с катушками, и число магнитов в рядах выбрано четным.
НИЗКООБОРОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ВЕТРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
НИЗКООБОРОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ВЕТРОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 27 items.
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.01.2014
№216.012.9b86

Солнечная установка для выработки спирта и сопутствующих материалов

Изобретение относится к установке для выработки спирта и сопутствующих материалов, содержащей источник тепловой энергии, подключенный к бродильному чану с подготовленной биомассой, к брагоперегонному агрегату с ректификационной колонной, соединенным циркуляционным насосом. Установка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505520
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c3e

Термоэнергетическая ветроустановка

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Ветроустановка содержит неподвижный несущий корпус, вертикальную ось, соединенную с ротором в верхней части, электрогенератором и побудителем тяги в основании корпуса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505704
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9ce6

Способ дезактивации труб и трубных пучков - кислотно-абразивная дезактивация

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде. С помощью суспензии с влажностью не менее 50%, содержащей глину, абразивный компонент до 20% от массы глины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505872
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.06.2014
№216.012.cd38

Анаэробный реактор

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к биоэнергетике. Анаэробный реактор содержит корпус с камерами гидролизного и метанового брожения, устройства загрузки и перемешивания субстрата в камерах, гидравлический затвор и колонну для обогащения биогаза, разделенную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518307
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.08.2014
№216.012.eb9f

Ветродвигатель с эффектом магнуса (варианты)

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для получения электрической или механической энергии. Ветродвигатель состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически соединенного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526127
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.11.2014
№216.013.04d9

Минитеплоцентраль для выравнивания графика нагрузки в электрических сетях

Изобретение относится к электроэнергетике. Минитеплоцентраль содержит замкнутый контур низкокипящего рабочего тела, состоящий из теплообменника, турбины, конденсатора и циркуляционного насоса, причем к его теплообменнику подключен гидравлический теплоаккумулятор, оснащенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532639
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.11.2014
№216.013.0758

Мини-гэс

Изобретение относится к преобразователям энергии потока, расположенным вдоль него и отбирающим гидравлическую энергию на расстоянии, определенном длиной преобразователя. Мини-ГЭС содержит шнек, состоящий из цилиндра с лопастями на его поверхности. Цилиндр соединен с генератором и расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533281
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0c6e

Система аккумулирования возобновляемой энергии

Изобретение относится к получению спирта. Система аккумулирования возобновляемой энергии представляет собой блок источников возобновляемой энергии, подключенный к технологической схеме получения спирта. Блок источников возобновляемой энергии обеспечивает тепловую и электрическую энергию для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534590
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.12.2014
№216.013.15bc

Реактор анаэробной переработки биомассы

Изобретение относится к биоэнергетике и может быть использовано качестве универсального метантенка для переработки навоза животных, птиц, бытовых и сельскохозяйственных отходов в метан и в органическое удобрение. Реактор анаэробной переработки биомассы содержит корпус 1 в виде герметично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536988
Дата охранного документа: 27.12.2014
Showing 1-10 of 157 items.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20be

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности. Устройство содержит тигель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473883
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e8

Способ определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является способом оценки накопленной дозы ионизирующего β-излучения с использованием твердотельных термолюминесцентных детекторов и может быть использовано при персональной дозиметрии при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473925
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e9

Устройство для определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является устройством для определения поглощенной дозы ионизирующего β-излучения в термолюминесцентном детекторе и может быть использовано при персональной дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473926
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.236a

Способ получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов R = С≡С-Аr; тиенил-2. Способ включает взаимодействие пентиптиценхинона с литиевыми производными гетаренов и ацетиленов с последующей ароматизацией восстанавливающим агентом. При этом способ характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474568
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.286f

Устройство защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

Предлагаемое изобретение относится к системам защиты и диагностики ядерного реактора на быстрых нейтронах АЭС. Устройство защиты ядерного реактора содержит измерители и датчики режимов работы АЭС и системы управления защиты, стержень аварийной защиты для гашения цепной реакции при авариях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475871
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6c

Волновод для осветления стекломассы

Изобретение относится к области стекловарения, в частности к стекловаренным печам. Волновод для осветления стекломассы, включающий погруженный в расплав стекломассы цилиндрический корпус волновода с закрытым торцом, снабжен газоструйным акустическим излучателем, трубопроводом для подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476387
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f61

Устройство для получения труб с винтовым профилем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, конкретно - к трубопрофильному производству. Корпус содержит два держателя с профильными кольцами, установленные последовательно вдоль оси трубы. Один держатель выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оси при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477664
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f90

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана

Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477711
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД