Результат интеллектуальной деятельности: Локомотивный ветрогенератор

Изобретение относится к ветроэнергетике и альтернативным источникам энергии, может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии воздушного потока, например, энергии ветра при использовании на локомотивах, в электрическую энергию постоянного тока, при помощи которой будет осуществляться питание всех потребителей в локомотиве и заряд аккумуляторных батарей подвижного состава.

Известен ветрогенератор (Патент РФ №2204050,опубл. 10.05.2003 Бюл. №13), содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, закрепленным на крыльях ветроколеса, согласно изобретению, имеет корпус, выполненный в виде кольца с выполненными входным отверстием, изготовленным в виде конфузора, и выходным отверстием, изготовленным в виде диффузора, причем кривая, образующая поверхность конфузора, соответствует кривой, образующей поверхность диффузора, при этом в корпусе размещен жестко закрепленный вал с размещенными на нем крыльями ветроколеса, причем крылья установлены с возможностью вращения вокруг продольной оси вала, при этом на крыльях ветроколеса установлен ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям установлен статор, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных, например, на диске, при этом диск размещен на валу неподвижно, а между статором и ротором имеется зазор, кроме того, вал закреплен на опоре с возможностью вращения вокруг оси опоры.

Недостатком этого ветрогенератора является невозможность его использования для локомотива, а также не надежное управление им при различных штормовых ветровых потоках, что приводит к частым поломкам ветроколеса и возникновению сложностей в случаях его ремонта, монтажа, и демонтажа.

Техническим результатом изобретения является обеспечение преобразования механической энергии воздушного потока в электрическую энергию постоянного тока, при помощи которой осуществляется питание всех потребителей в локомотиве и заряд аккумуляторных батарей подвижного состава с расширением диапазона рабочих скоростей воздушного потока, при которых возможно его эффективное применение для локомотива, снижение трудоемкости изготовления, а также повышение эксплуатационной надежности.

Задача решается тем, что в локомотивном ветрогенераторе, содержащем магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, при этом ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, закреплен на крылья ветроколеса, а статор, выполнен в виде катушек с проводом, закрепленных на диске, содержит два соединенных корпуса, причем только верхняя грань каждого корпуса выполнена с уклоном, каждый корпус разделен перегородками на три секции, локомотивном ветрогенераторе, содержащий магнитоэлектрический генератор со статором и ротором, при этом ротор, выполненный в виде постоянных магнитов, закреплен на крылья ветроколеса, а статор, выполнен в виде катушек с проводом, закрепленных на диске, содержит два соединенных корпуса, причем только верхняя грань каждого корпуса выполнена с уклоном, каждый корпус разделен перегородками на три секции, в каждой секции установлены крылья ветроколеса с ротором с возможностью вращения вокруг продольной оси с размещенным на ней неподвижно диском статора, жестко закрепленной в секции, каждая поверхность секции снабжена ребрами жесткости, причем каждый корпус и крылья ветроколеса выполнены из пластика, а ветрогенератор жестко закреплен на крыше локомотива.

А также задача решается тем, что корпус каждого диффузора и крылья ветрогенератора выполнены из пластика.

На фиг. 1 изображен локомотивный ветрогенератор в двух проекциях, на фиг. 2 - локомотивный ветрогенератор, установленный на локомотиве.

Локомотивный ветрогенератор содержит магнитоэлектрический генератор 1 со статором 2 и ротором 3, два соединенных корпуса 4, в которых размещены жестко закрепленная продольная ось 5 с крыльями ветроколеса 6. Ветроколесо 6 установлено с возможностью вращения вокруг продольной оси 5, при этом на крыльях ветроколеса 6 установлен ротор 3, выполненный в виде постоянных магнитов, а симметрично крыльям ветроколеса 6 установлен статор 2, выполненный в виде катушек с проводом, закрепленных на диске 7, при этом диск 7 размещен на продольной оси 5 неподвижно. Каждый корпус 4 имеет верхнюю грань 8 выполненную с уклоном, а каждый корпус 4 разделен перегородками 9 на три секции 10. В каждой секции 10 установлены крылья ветроколеса 6 с ротором 3 с возможностью вращения вокруг продольной оси 5 с размещенным на ней неподвижно диском статора 2, жестко закрепленной в секции 10. Каждая поверхность секции 10 снабжена ребрами жесткости 11, причем каждый корпус 4 и крылья ветроколеса 6 выполнены из пластика, а ветрогенератор жестко закреплен на крыше локомотива.

Локомотивный ветрогенератор работает следующим образом.

Ветрогенераторы с двумя соединенными корпусами 4, жестко крепятся на крыше локомотива на расстоянии, например, 2,4 м с разных концов локомотива, что обусловлено габаритами локомотива. Всего на локомотив можно установить двенадцать ветрогенераторов, шесть с лицевой стороны локомотива навстречу потоку воздуха и шесть с обратной стороны локомотива, соединяющиеся, через ротор 3 генератора 1 с контроллером 12. При этом шесть ветрогенераторов, установленных с обратной стороны локомотива, начинают работать при движении локомотива в обратную сторону.

При движении локомотива возникает воздушный поток, который попадает в корпуса 4. Перегородки 9 корпусов 4 разделяют воздушный поток на несколько разнонаправленных струй, которые попадая на крылья ветроколеса 6, расположенное на продольной оси 5, начинают его вращать,

вращая постоянные магниты, выполняющие роль ротора 3. В статоре 2, выполненном в виде катушек, закрепленных на диске, наводится электродвижущая сила. Ротор 3 генератора 1 также начинает совершать обороты, в результате чего вырабатывается переменный и нестабильный ток, идущий на контроллер 12, преобразующий его в постоянное напряжение и заряжает аккумуляторы вагонов поезда, который везет локомотив. Аккумуляторные батареи накапливают электроэнергию, чтобы использовать ее при небольшом ветре или его отсутствии.

Ветрогенератор обеспечивает использование воздушного потока при движении подвижного состава и естественного ветра при стоянках. В связи с частой сменой направления движения локомотива происходит изменение ветровой нагрузки на ветрогенераторы. Движение локомотива в одном направлении позволяет эксплуатировать те ветрогенераторы, которые установлены навстречу ветровому потоку, а ветрогенераторы установленные, при таком движении, с обратной стороны, выполняют второстепенную, дополнительно подпитывающую сеть, роль.

Таким образом, по сравнению с прототипом, локомотивный ветрогенератор обеспечивает преобразование механической энергии воздушного потока в электрическую энергию постоянного тока, при помощи которой осуществляется питание всех потребителей в локомотиве и заряд аккумуляторных батарей подвижного состава с расширением диапазона рабочих скоростей воздушного потока, при которых возможно его эффективное применение для локомотива, снижение трудоемкости изготовления, а также повышение эксплуатационной надежности.