Безредукторный ветроагрегат с вертикальной осью вращения

ИЗОБРЕТЕН И К ПАТЕН О Ь О Комитет Российской Федерации по патентам и товарнымзнакам(73) Инженерно-научный центр "ТЭМП" итранспорту на электромагнитном подвеселинейным электроприводом.ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ57) Использование; ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветроагрегат содержит ЯО 2000468 С(5)5 Е 03 О 3/06, 5/00 расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статорными кольцами, кольцевые роторы с опорно- ходовыми 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.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 надрругом, 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 п 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 опорно- ходовыми 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 сиаб 5055 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.5 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 окруж ности опорные стойки 1, которыесоединены между собой кольцевой балкой 2. На кольцевой балке 2 жестко закреплены поперечные балки 3. На балках 3 установлены по концентричным кольцам с двух сто 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 соединен 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 за креплены по двум концентричным кольцамэлектромагниты 9, которые полюсами обращены вниз на верхнюю поверхность кольцевых ферромагнитных роторов 5, покрытых с внутренней стороны электропроводиым не магнитным материалом. По крайней мере кодной боковой поверхности (внешней) связей 6 прикреплены вертикальные лопасти 10. Электромагниты 9 снабжены системы управления (не показана) зазорами между элек тромагнитами 9 и роторами 5 и междуроликами 7 и кольцевыми дорожками 8.Ветроагрегат работает следующим образом, Стойки 1 и кольцевая балка 2 вместе с закрепленными на ней поперечными бал ками 3 образуют жесткую строительнуюконструкцию. 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. Приэтом "всплывают" все вращающиеся элементы, соединенные в единую конструкцию; кольцевые роторы 5, поперечные связи б, которыми они соединены, и закреплен 2000468Тангенциальные составляющие аэродинамических сил лопастей 1 О 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 устойчивости5 агрегата,Кроме того, преимущества данного ветроагрегата связаны с наличием в конструкции электромагнитов 9, полностью иличастично разгружающих вращающиеся эле 10 ментов, благодаря чему повышается мощность агрегата, Дополнительно наличиеэлектромагнитов 9 повышает устойчивостьвращающихся электромагнитов 9 повышастустойчивость вращающихся элементов, так15 как электромагнитная система управлениязазорами позволяет парировать колебаниявращающихся элементов по крену, тангажуи в вертикальном направлении.Формула изобретения20 1. Безредукторный ветроагрегат с вертикальной осью вращения, содержащийрасположенные по окружности опорныестойки с установленными на них статорными кольцами, кольцевые роторы с опорно 25 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 взаимодействующих30 между собой ротора и статора расположеноконцентрично кольцу другой пары взаимодействующих между собой ротора и статорас разных сторон от окружности стоек,2, Ветроагрегат по п.1, о т л и ч а ю щ и 35 й с я тем, что, с целью повышения мощностипутем уменьшения силы трения, он снабженжестко связанными со статорами электромагнитами, расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими40 полюсами.2000468 Р 2 тавитель В,Мольковред М,Моргентал С. Патрушева орре едактор Н,Цалихина Заказ 307 Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 льский комби Производственно Тираж ПодписнНПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5