RU2000468C1

RU2000468C1 - Безредукторный ветроагрегат с вертикальной осью вращени

Info

Publication number: RU2000468C1
Authority: RU
Inventors: Всеволод Федорович Мольков; Юрий Дмитриевич Соколов; Алексей Тихонович Горелов; Евгений Владимирович Козаченко; тхер Виктор Михайлович Л
Original assignee: Инженерно-научный центр "Тэмп" по транспорту на электромагнитном подвесе с линейным электроприводом
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1993-09-07

Abstract

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретени : ветроагрегат содержит расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статорны- ми 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 св занными со статорами, расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими полюсами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

7Э

С

/ff

3- 5tf

v

/

puff.1

ю

О

о о

1- о

00

о

Изобретение относитс к ветр ным электрическим генераторам-двигател м, конкретнее к безредукторным ветроагрега- там с вертикальной осью вращени .

Известен беэредукторный ветр ной генератор-двигатель с вертикальной осью вращени , кольцевой ротор которого вращаетс на роликах, закрепленных на основании , а вертикальные лопасти креп тс нижним основанием к силовым элементам кольцевого ротора равномерно по кольцу. Такое консольное закрепление лопастей требует увеличени жесткости каждой лопасти по ее высоте, что ут жел ет вес лопастей и всех вращающихс частей. Наличие одного р да опорных роликов, по которым катитс ротор ветроагрегата, дл обеспечени устойчивости и надежности ротора требует выполнени его в виде жесткой конструкции от кручени . Это приводит к увеличению веса ротора, что уменьшает надежность и КПД ветроагрегата.

Ближайшим по технической сущности к изобретению вл етс ветродвигатель с вертикальной осью вращени , у которого дл повышени устойчивости применены два статорных кольца, расположенных друг над другом, жестко св занных между собой и установленных на стойках. Эти кольца охватываютс вращающимис ободь ми-роторами , на которых установлены вертикальные лопасти - вверх и вниз.

В описанной системе благодар двум р дам вращающихс m опорным роликам ободьев повышаетс ее жесткость, а уменьшение высоты лопастей путем прикреплени их к верхнему и нижнему ободь м уменьшает высоту консольных частей и снижает требование к их жесткости.

Однако, как и аналог, эта конструкци недостаточно устойчива в силу разнесени двух р дов опорных роликов по вертикали. Цель изобретени - повышение надежности работы путем повышени устойчивости вращающихс частей ветроагрегата.

В безредукторном ветроагрегате с вертикальной осью вращени , содержащем расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статорны- ми 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 рогора и статора с разных сторон от окружности стоек. При этом с целью повышени мощности за счет уменьшени силы трени ветроагрегат может быть снабжен жестко св занными со статорами электромагнитами , расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими полюсами.

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

Ветроагрегат с вертикальной осью вращени содержит расположенные по окружности 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 сто5 рон от кольцевой балки 2 статорные кольца, выполненные в виде сегментов - статоров 4 генераторов-двигателей. Сегменты-статоры 4 охватываютс двум концентричными кольцевыми роторами 5, жестко соединен0 ными между собой поперечными св з ми 6. Поперечные св зи 6 снабжены опорно-ходовыми узлами, выполненными в виде роликов 7, которые контактируют с кольцевыми дорожками 8. На поперечных балках 3 за5 креплены по двум концентричным кольцам электромагниты 9. которые полюсами обращены вниз на верхнюю поверхность кольцевых ферромагнитных роторов 5, покрытых с внутренней стороны электропроводным не0 магнитным материалом. По крайней мере к одной боковой поверхности (внешней) св зей б прикреплены вертикальные лопасти 10. Электромагниты 9 снабжены системы управлени (не показана) зазорами между элек5 тромагнитами 9 и роторами 5 и между роликами 7 и кольцевыми дорожками 8.

Ветроагрегат работает следующим образом . Стойки 1 и кольцева балка 2 вместе с закрепленными на ней поперечными бал0 ками 3 образуют жесткую строительную конструкцию. При включении питани на электромагниты 9, закрепленные на поперечных балках 3 с двух сторон от кольцевой балки 2, к электромагнитам прит гиваютс

5 ферромагнитные кольцевые роторы 5. При этом всплывают все вращающиес элементы , соединенные в единую конструкцию: кольцевые роторы 5, поперечные св зи 6, которыми они соединены, и закреплен0 ные на поперечных св з х лопасти 10 и ролики 7. Межу электромагнитами 9 и ответными поверхност ми кольцевых роторов 5, между рабочими поверхност ми сегментов-статоров 4 и их ответными рабочими

5 поверхност ми кольцевых роторов 5, а также между роликами 7 и кольцевыми дорожками 8 образуетс воздушный зазор, который поддерживаетс посто нным системой управлени электромагнитами по сигналу от датчиков зазора.

Тангенциальные составл ющие аэродинамических сил лопастей 10 вызывают вращение кольцевых роторов 5. Индукционное взаимодействие обмоток сегментов-статоров 4 электродвигателей-генераторов с ра- бочими поверхност ми кольцевых роторов 5 приводит к вырабатыванию электроэнергии , котора отводитс от сегментов-статоров 4 к потребителю.

Выполнение ветроагрегата по предложенной конструктивной схеме имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества .

Благодар размещению опорно-ходо- вых узлов, выполненных в виде роликов 7, с двух сторон от кольцевой балки 2 по двум концентричным кольцам повышаетс устойчивость вращающихс элементов. Это повышение устойчивости осуществлено как в продольном, так и в поперечном направлении конструкции вращающихс частей. Каждый из кольцевых замкнутых роторов 5 -образной формы благодар центробежными силам, вызывающим в нем нормальные напр жени в сечении ротора, обеспечивает достаточную продольную жесткость конструкции , а поперечные св зи 6, которыми св заны роторы 5, обеспечивают необходимую поперечную жесткость. Расположение роликов 7 в два р да концентрично в горизонтальной плоскости позвол ет парировать нар ду с колебани ми по вертикали, тангажу и рысканию колебани по крену. Эти колебани вл ютс при вращении на- иболее опасными, так как они неодинаковы из-за колебаний аэродинамических составл ющих сил, действующих на лопасти и в конечном счете на вращающиес элементы ветроагрегата. Момент, возникающий на

колесной паре, парирует кремовые колебани вращающейс цепочки элементов.

Таким образом, достигаетс по сравнению с прототипом повышение устойчивости агрегата.

Кроме того, преимущества данного ветроагрегата св заны с наличием в конструкции электромагнитов 9, полностью или частично разгружающих вращающиес элементов , благодар чему повышаетс мощность агрегата. Дополнительно наличие электромагнитов 9 повышает устойчивость вращающихс электромагнитов 9 повышает устойчивость вращающихс элементов, так как электромагнитна система управлени зазорами позвол ет парировать колебани вращающихс элементов по крену, тангажу и в вертикальном направлении.

Claims

1.Безредукторный ветроагрегат с вертикальной осью вращени , содержащий расположенные по окружности опорные стойки с установленными на них статорны- ми кольцами, кольцевые роторы с опорно- ходовыми узлами и вертикальные лопасти, закрепленные на роторе, отличающий- с тем, что, с целью повышени надежности работы путем повышени устойчивости, 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.

2.Ветроагрегат по п. 1, о т л и ч а ю щ и- й с тем, что, с целью повышени мощности путем уменьшени силы трени , он снабжен жестко св занными со статорами электромагнитами , расположенными над кольцевыми роторами и обращенными к ним своими полюсами.

Л7