Ветроэнергетическая установка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(72) Авторы Лапцевич Александр Анатольевич Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич Дудников Игорь Львович(73) Патентообладатель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(57) Ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальную опору, на верхнем торце которой установлена с возможностью вращения вокруг оси опоры горизонтальная платформа, оборудованная рычагом с флюгером высокопрочную горизонтальную ось, основное ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, при этом содержащий два стальных кольца с постоянными магнитами внешний ротор магнитоэлектрического генератора прикреплен через подшипники к высокопрочной горизонтальной оси, к которой также прикреплен расположенный внутри этого ротора и выполненный из шихтованных секций с катушками статор магнитоэлектрического генератора, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным ветроколесом, а высокопрочная горизонтальная ось выполнена с двумя консолями, выступающими за ротор магнитоэлектрического генератора, при этом основное и дополнительное ветроколеса расположены и прикреплены соответственно к двум консолям высокопрочной горизонтальной оси, а магнитоэлектрический генератор с ветроколесами расположен на горизонтальной платформе соосно с вертикальной опорой и прикреплен ротором к платформе.(56) 1. Патентна изобретение 12668, МПК 03 3/00, 2009. 2. А.с. СССР 1737151, МПК 0309/00, 1992. Предлагаемое техническое решение относится к ветроэнергетическим установкам, которые преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Известна конструкция ветроэнергетической установки 1. Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель, электрогенератор и конический диффузор, установленный на круговой поворотной конструкции на определенной высоте от поверхности земли с возможностью непрерывного перемещения навстречу ветровому потоку при помощи системы автоматической ориентации, при этом ветродвигатель установлен в наименьшем поперечном сечении диффузора и к нему прикреплен ротор электрогенератора. Известная ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Система автоматической ориентации устанавливает диффузор входом навстречу ветровому потоку с любого направления, в результате чего увеличивается в десятки раз площадь используемого воздушного потока и, соответственно, мощность ветродвигателя, установленного в наименьшем поперечном сечении диффузора, к которому присоединен вал ротора электрогенератора, преобразующего механическую энергию ветродвигателя в электрическую энергию. К недостатку известной ветроэнергетической установки следует отнести сложность конструкции. Сложность конструкции ветроэнергетической установки обусловлена наличием в ее конструкции диффузора, перемещаемого по специальной платформе, системы автоматической ориентации диффузора навстречу ветровому потоку. Кроме того, установка занимает значительную площадь земельного участка. Наиболее близкой к заявляемой ветроэнергетической установке является безредукторная установка 2. Эта ветроэнергетическая установка содержит вертикальную опору, на верхнем торце которой установлена с возможностью вращения вокруг опоры горизонтальная платформа с прикрепленными к ней высокопрочной горизонтальной осью и рычагом с флюгером ветроколесо и магнитоэлектрический генератор. При этом к высокопрочной горизонтальной оси прикреплены с возможностью вращения ветроколесо и выполненный из двух стальных колец с закрепленными на них постоянными магнитами внешний ротор магнитоэлектрического генератора, статор которого, выполненный из шихтованных секций с катушками, расположен внутри ротора между его кольцами и прикреплен к горизонтальной оси. Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Под динамическим давлением воздушного потока приводится во вращение ветровое колесо и связанный с ним внешний ротор с многополюсной магнитной системой генератора. При вращении многополюсной магнитной системы ротора в неподвижных статорных катушках, соединенных последовательно, наводится электродвижущая сила переменного тока. Ветроэнергетическая установка работоспособна при слабом ветре (менее 4 м/с). К недостатку этой ветроэнергетической установки следует отнести пониженную надежность эксплуатации. Пониженная надежность эксплуатации обусловлена тем, что ветроколесо и многополюсный магнитоэлектрический генератор, расположенные на консоли высокопрочной горизонтальной оси, прикрепленной к вращающейся платформе, создают изгибающий момент на верхнюю опору, под действием которого постепенно разрушается подшипник вертикальной опоры и ослабевают натяжения крепежных тросов. 2 92522013.06.30 Задачей предлагаемой полезной модели ветроэнергетической установки является повышение надежности ее эксплуатации. Поставленная техническая задача решается тем, что ветроэнергетическая установка,содержащая вертикальную опору, на верхнем торце которой установлена с возможностью вращения вокруг оси опоры горизонтальная платформа, оборудованная рычагом с флюгером высокопрочную горизонтальную ось, основное ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, при этом содержащий два стальных кольца с постоянными магнитами внешний ротор магнитоэлектрического генератора прикреплен через подшипники к высокопрочной горизонтальной оси, к которой также прикреплен расположенный внутри этого ротора и выполненный из шихтованных секций с катушками статор магнитоэлектрического генератора, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным ветроколесом, а высокопрочная горизонтальная ось выполнена с двумя консолями, выступающими за ротор магнитоэлектрического генератора, при этом основное и дополнительное ветроколеса расположены и прикреплены соответственно к двум консолям высокопрочной горизонтальной оси, а магнитоэлектрический генератор с ветроколесами расположен на горизонтальной платформе соосно с вертикальной опорой и прикреплен ротором к платформе. Сущность заявляемой полезной модели ветроэнергетической установки поясняется схемой установки, изображенной на фигуре. Ветроэнергетическая установка содержит вертикальную опору 1, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения на подшипнике 2 вокруг ее оси 3 горизонтальная платформа 4, оборудованная рычагом 5 с флюгером 6 высокопрочную горизонтальную ось 7, основное ветроколесо 8 и магнитоэлектрический генератор, ротор 9 которого содержит два стальных кольца 10, 11 с постоянными магнитами 12, 13 и прикреплен через подшипники 14, 15 к высокопрочной горизонтальной оси 7, к которой также прикреплен расположенный внутри ротора 9, выполненный из шихтованных секций 16 с катушками 17 статор магнитоэлектрического генератора. Для повышения надежности эксплуатации ветроэнергетическая установка снабжена дополнительным ветроколесом 18, а высокопрочная горизонтальная ось 7 выполнена с двумя консолями 19, 20, выступающими за ротор 9 магнитоэлектрического генератора,при этом основное и дополнительное ветроколеса 8, 18 расположены и прикреплены соответственно к консолям 19, 20 высокопрочной горизонтальной оси 7, а магнитоэлектрический генератор с ветроколесами 8, 18 расположен на горизонтальной платформе 4 соосно с вертикальной опорой 1 и прикреплен ротором 9 к платформе 4. Заявляемая ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Под действием ветра приводятся во вращение основное и дополнительное ветроколеса 8, 18, которые вращают выполненный из шихтованных секций 16 с катушками 17 статор генератора,ротор 9 которого прикреплен к платформе 4. При вращении статора магнитные потоки от постоянных магнитов 12, 13 периодически замыкаются через шихтованные секции 16, при этом в катушках 17 наводится электродвижущая сила. При равных по массе ветроколесах 8 и 18, которые расположены и закреплены на консолях 19, 20 высокопрочной горизонтальной оси 7, магнитоэлектрический генератор прикреплен ротором 9 к горизонтальной платформе 4 так, что центр тяжести магнитоэлектрического генератора совпадает с осью 3 опоры 1, то есть масса ветроколес 8, 18 и магнитоэлектрического генератора через вертикальную опору 1 давит на землю, при этом отсутствует изгибающий момент, действующий на опору 1 и подшипник 2, в результате чего повышается надежность эксплуатации установки. Таким образом, при эксплуатации заявляемой конструкции ветроэнергетической установки происходит достижение поставленной технической задачи повышение надежности эксплуатации установки путем ликвидации разрушающего изгибающего момента, действующего на вертикальную опору и подшипник горизонтальной платформы за счет оборудования установки дополнительным ветроколесом, выполнения высокопрочной горизонтальной 3 92522013.06.30 оси с двумя консолями, выступающими за ротор магнитоэлектрического генератора, расположения и прикрепления основного и дополнительного ветроколес к консолям оси,магнитоэлектрического генератора - ротором к горизонтальной платформе соосно с вертикальной опорой. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4