Безредукторный ветроагрегат

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(72) Авторы Лапцевич Александр Анатольевич Синяков Анатолий Леонидович Сизиков Сергей Вячеславович Пляц Олег Михайлович Рипинский Антон Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(57) Безредукторный ветроагрегат, содержащий вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг ее вертикальной оси горизонтальная платформа, к котрой прикреплен рычаг с флюгером основное ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, многополюсный индуктор которого выполнен из постоянных магнитов, отличающийся тем, что снабжен дополнительным ветроколесом, а многополюсный индуктор генератора выполнен не менее чем с двенадцатью парами полюсов и размещен на роторе, который оборудован двухконсольным валом и расположен внутри статора с якорной обмоткой, защищенных от внешней среды высокопрочным корпусом,при этом магнитоэлектрический генератор расположен соосно с вертикальной опорой на горизонтальной платформе и прикреплен к ней корпусом, а основное и дополнительное ветроколеса расположены и закреплены соответственно на консолях вала ротора генератора.(56) 1. Марочкин В.К. и др. Малая энергетика сельскохозяйственных предприятий. Минск Ураджай, 1990. - С. 234. 2. А.с. СССР 1737151, МПК 03 9/00, 1992. Предлагаемое техническое решение относится к безредукторным ветроагрегатам, которые преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Известна конструкция ветроэнергетического агрегата 1. Ветроэнергетический агрегат содержит вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг опоры головка, к которой прикреплены электрогенератор с двухступенчатым цилиндрическим редуктором, приводимый во вращение ветроколесом,которое закреплено на оси, вращающейся в подшипниках головки и присоединенной ко входному валу редуктора. Автоматическая ориентация головки при изменении направлении ветра осуществляется двумя боковыми шестилопастными ветроколесами - виндрозами. Известный ветроэнергетический агрегат работает следующим образом. Ветроколесо преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которая через двухступенчатый цилиндрический редуктор вращает ротор с многополюсным индуктором трехфазного синхронного генератора, который преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию. К недостатку ветроэнергетического агрегата следует отнести сложность его конструкции. Сложность конструкции агрегата обусловлена наличием в конструкции двухступенчатого цилиндрического редуктора и виндроз. Наиболее близкой к заявляемой конструкции ветроагрегата является безредукторный ветроагрегат 2. Этот безредукторный ветроагрегат содержит вертикальную опору, к вехнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг ее вертикальной оси горизонтальная платформа, на которой расположена и закреплена ось, на которой закреплены с возможностью вращения вокруг продольной ее оси ветроколесо и связанный с ним внешний ротор магнитоэлектрического генератора. При этом ротор содержит два стальных кольца с закрепленными на них постоянными магнитами, а статор генератора выполнен из шихтованных секций с катушками, расположен между стальными кольцами и прикреплен к оси. Автоматическая ориентация платформы при изменении направления ветра осуществляется флюгером, прикрепленным к платформе при помощи рычага. Безредукторный ветроагрегат работает следующим образом. Под действием кинетической энергии ветра приводится во вращение ветроколесо и вместе с ним внешний ротор,на стальных кольцах которого закреплены постоянные магниты. При вращении постоянных магнитов их магнитный поток замыкается через магнитопроводы шихтованных секций, на которых расположены катушки, при этом в катушках наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от магнитного потока постоянных магнитов, числа витков в катушках и частоты вращения ветроколеса. Катушки соединены последовательно и образуют статорную обмотку генератора, к которой подключаются потребители электроэнергии. К недостаткам этого безредукторного ветроагрегата следует отнести сложность его конструкции и пониженную надежность эксплуатации. Сложность конструкции ветроагрегата обусловлена сложной конструкцией магнитоэлектрического генератора, содержащего сложной конструкции внешний ротор, внутри которого расположен также сложной конструкции статор с якорной обмоткой. 93352013.08.30 Пониженная надежность эксплуатации обусловлена тем, что ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, расположенные на консоли горизонтальной оси, прикрепленной к платформе, создают изгибающий момент, прикладываемый к вертикальной опоре, под действием которого опора наклоняется в сторону ветроколеса и постепенно ослабляется ее крепление. Задачей предлагаемой полезной модели безредукторного ветроагрегата является упрощение его конструкции и повышение надежности эксплуатации. Поставленная техническая задача решается тем, что безредукторный ветроагрегат содержащий вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг ее вертикальной оси горизонтальная платформа, к которой прикреплен рычаг с флюгером основное ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, многополюсный индуктор которого выполнен из постоянных магнитов, снабжен дополнительным ветроколесом, а многополюсный индуктор генератора выполнен не менее чем с двенадцатью парами полюсов и размещен на роторе, который оборудован двухконсольным валом и расположен внутри статора с якорной обмоткой, защищенных от внешней среды высокопрочным корпусом,при этом магнитоэлектрический генератор расположен соосно с вертикальной опорой на горизонтальной платформе и прикреплен к ней корпусом, а основное и дополнительное ветроколеса расположены и закреплены соответственно на консолях вала ротора генератора. Сущность предлагаемой полезной модели безредукторного ветроагрегата поясняется схемой, изображенной на фигуре. Заявляемый безредукторный агрегат содержит вертикальную опору 1, к верхнему торцу которой прикреплена через подшипник 2 горизонтальная платформа 3, к которой прикреплен рычаг 4 с флюгером 5 основное ветроколесо 6 и магнитоэлектрический генератор, многополюсный индуктор 7 которого выполнен из постоянных магнитов 8. Для упрощения конструкции и повышения надежности эксплуатации ветроагрегат снабжен дополнительным ветроколесом 9, а многополюсный индуктор 7 выполнен не менее чем с двенадцатью парами полюсов и размещен на роторе, который оборудован двухконсольным валом 10 и расположен внутри статора 11 с якорной обмоткой 12, которые защищены от внешней среды высокопрочным корпусом 13, при этом магнитоэлектрический генератор расположен соосно с вертикальной опорой на горизонтальной платформе 3 и прикреплен к ней корпусом 13, а основное и дополнительное ветроколеса 6, 9 расположены и закреплены соответственно на консолях 14, 15 вала 10 ротора генератора. Заявляемый безредукторный ветроагрегат работает следующим образом. Основное и дополнительное ветроколеса 6, 9 преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую, под действием которой вращается вал 10 с консолями 14, 15 ротора,на котором расположен и закреплен многополюсный индуктор 7, выполненый из постоянных магнитов 8. При вращении индуктора 7 его магнитный поток пересекает якорную обмотку 12 генератора и наводит в ней электродвижущую силу (ЭДС) переменного тока,частота которой зависит от частоты вращения индуктора 7 и числа пар его полюсов. ЭДС переменного тока частотой 50 Гц может быть получена при шести парах полюсов индуктора 7 и частоте его вращения 500 об/мин, что осуществимо при скорости ветра более 5 м/с и использовании повышающего редуктора. Если выполнить индуктор 7 с 12 парами полюсов, то ЭДС переменного тока частотой 50 Гц возникает в якорной обмотке 12 при частоте вращения индуктора 250 об/мин ветроколесами 6, 9 и скорости ветра менее 4 м/с,при этом не требуется редуктор и упрощается конструкция магнитоэлектрического генератора, что позволяет применять в безредукторном ветроагрегате синхронный генератор стандартной конструкции. При установке магнитоэлектирческого генератора с расположенными и закрепленными основным и дополнительным ветроколесами 6, 9 на консолях 14, 15 вала 10 его ротора соосно с вертикальной опорой 1 на горизонтальной платформе 3 и прикреплении генера 3 93352013.08.30 тора к горизонтальной платформе 3 корпусом 13 повышается надежность эксплуатации ветроагрегата, так как масса ветроагрегата через опору 1 давит на землю и не создает изгибающего момента на опору 1 в отличие от расположения основного ветроколеса 6 и магнитоэлектрического генератора на консоли оси, прикрепленной к горизонтальной вращающейся платформе. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой конструкции безредукторного ветроагрегата происходит достижение поставленной технической задачи - упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации ветроагрегата за счет снабжения ветроагрегата дополнительным ветроколесом, выполнения индуктора магнитоэлектирческого генератора не менее чем с двенадцатью парами полюсов расположения индуктора на роторе, который оборудован двухконсольным валом и расположен внутри статора с якорной обмоткой установки магнитоэлектрического генератора с расположенными и закрепленными основным и дополнительным ветроколесами на консолях вала его ротора соосно с вертикальной опорой на горизонтальной платформе и прикрепления генератора к горизонтальной платформе корпусом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4