Безредукторный ветроэлектроагрегат

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Минский государственный высший авиационый колледж(72) Авторы Лапцевич Александр Анатольевич Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Минский государственный высший авиационый колледж(57) Безредукторный ветроэлектроагрегат, содержащий вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг нее горизонтальная платформа с флюгером магнитоэлектрический генератор, статор которого, выполненный из шихтованных секций с катушками, расположен внутри внешнего ротора между его стальными кольцами с постоянными магнитами и прикреплен к основному валу вращения, к которому также прикреплен с возможностью вращения вокруг него внешний ротор магнитоэлектрического генератора основное и дополнительное ветроколеса, отличающийся тем, что снабжен дополнительным валом вращения, который расположен соосно с основным валом вращения и прикреплен к внешнему ротору магнитоэлектрического генератора двумя высокопрочными стойками, которые прикреплены к горизонтальной платформе 94542013.08.30 и оборудованы подшипниками, расположенными в соосных отверстиях верхних торцов высокопрочных стоек, при этом магнитоэлектрический генератор расположен между высокопрочными стойками с возможностью вращения внешнего ротора и статора в противоположные стороны соответственно дополнительным и основным валами и его центр тяжести находится на продольной оси вертикальной опоры, а дополнительный и основной валы через подшипники опираются на стойки и выступают за высокопрочные стойки с образованием левой и правой консолей, на которых расположены и закреплены соответственно основное и дополнительное ветроколеса.(56) 1. А.с. СССР 1737151, МПК 03 9/00, 1992. 2. Патент 8843, МПК 03 9/00, 2012. Предлагаемое техническое решение относится к безредукторным ветроэлектроагрегатам, которые преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Известен безредукторный ветроэлектроагрегат 1. Известный безредукторный ветроэлектроагрегат содержит вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг ее вертикальной оси горизонтальная платформа, на которой расположена двухконсольная ось, на левой консоли которой закреплены с возможностью вращения вокруг ее продольной оси ветроколесо и связанный с ним внешний ротор магнитоэлектрического генератора, а также статор,выполненный из шихтованных секций с катушками и расположенный внутри внешнего ротора, к стальным кольцам которого прикреплены постоянные магниты флюгер, прикрепленный к правой консоли двухконсальной оси. Известный безредукторный ветроэлектроагрегат 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 электрически последовательно и образуют статорную обмотку генератора, к которой подключаются потребители электроэнергии. К недостатку этого безредукторного ветроэлектроагрегата следует отнести пониженную эффективность работы по преобразованию кинетической энергии ветра в электрическую энергию. Пониженная эффективность работы ветроэлектроагрегата обусловлена низкой частотой вращения ротора магниоэлектрического генератора ветроколесом. Наиболее близким к заявляемой конструкции безредукторного ветроэлектроагрегата является агрегат, у которого отсутствует отмеченный недостаток 2. Этот безредукторный ветроэлектроагрегат содержит вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг нее горизонтальная платформа с флюгером, на которой расположена и закреплена с возможностью вращения вокруг своей продольной оси двухконсольная ось, на левой консоли которой закреплены с возможностью вращения вокруг левой консоли основное ветроколесо и связанный с ним внешний ротор магнитоэлектрического генератора, статор которого, выполненный из шихтованных секций с катушками, расположен внутри внешнего ротора между его стальными кольцами с постоянными магнитами и прикреплен к левой консоли двухконсольной оси, а к правой консоли прикреплено дополнительное ветроколесо. 2 94542013.08.30 Этот безредукторный ветроэлектроагрегат работает следующим образом. Под действием ветра приводится во вращение основное ветроколесо и вместе с ним внешний ротор с постоянными магнитами, которые закреплены на стальных его кольцах,при этом основное ветроколесо и внешний ротор вращаются по часовой стрелке в подшипниках, которые установлены на левой консоли двухконсальной оси. Одновременно под действием ветра приводится во вращение дополнительное ветроколесо, которое прикреплено к правой консоли двухконсальной оси, и вращает статор магнитоэлектрического генератора против часовой стрелки. Из-за вращения ротора по часовой стрелке и статора магнитоэлектрического генератора против часовой стрелки при равной частоте вращения основного и дополнительного ветроколес в два раза увеличивается частота электродвижущих сил, возникающих в катушках, расположенных на шихтованных магнитопроводах секций статора генератора, а следовательно, увеличивается в два раза электрическая мощность магнитоэлектрического генератора, то есть этот безредукторный ветроэлектроагрегат работает более эффективно. К недостатку этого безредукторного ветроэлектроагрегата следует отнести пониженную надежность работы. Пониженная надежность работы ветроэлектроагрегата обусловлена тем, что из-за разности масс оборудования ветроэлектроагрегата, прикрепленного к левой и правой консолям двухконсольной оси, создается изгибающий момент, отрицательно действующий на вертикальную опору, на горизонтальную платформу и на узел прикрепления двухконсальной оси к горизонтальной платформе. В процессе эксплуатации установки под действием изгибающего момента ослабевают натяжные тросы вертикальной опоры, быстро изнашивается подшипник горизонтальной платформы и ослабевает крепление двухконсольной оси к горизонтальной платформе, что может привести к выходу из строя ветроэлектроагрегата. Задачей предлагаемой полезной модели безредукторного ветроэлектроагрегата является повышение надежности его работы. Поставленная техническая задача решается тем, что безредукторный ветроэлектроагрегат, содержащий вертикальную опору, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения вокруг нее горизонтальная платформа с флюгером магнитоэлектрический генератор, статор которого, выполненный из шихтованных секций с катушками, расположен внутри внешнего ротора между его стальными кольцами с постоянными магнитами и прикреплен к основному валу вращения, к которому также прикреплен с возможностью вращения вокруг него внешний ротор магнитоэлектрического генератора основное и дополнительное ветроколеса, снабжен дополнительным валом вращения, который расположен соосно с основным валом вращения и прикреплен к внешнему ротору магнитоэлектрического генератора двумя высокопрочными стойками, которые прикреплены к горизонтальной платформе и оборудованы подшипниками, расположенными в соосных отверстиях верхних торцов высокопрочных стоек, при этом магнитоэлектрический генератор расположен между высокопрочными стойками с возможностью вращения внешнего ротора и статора в противоположные стороны соответственно дополнительным и основным валами, и его центр тяжести находится на продольной оси вертикальной опоры, а дополнительный и основной валы через подшипники опираются на стойки и выступают за высокопрочные стойки с образованием левой и правой консолей, на которых расположены и закреплены соответственно основное и дополнительное ветроколеса. Сущность предлагаемой полезной модели безредукторного ветроэлектроагрегата поясняется схемой установки, изображенной на фигуре. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит вертикальную опору 1, к верхнему торцу которой прикреплена с возможностью вращения на подшипнике 2 вокруг ее оси 3 горизонтальная платформа 4 с флюгером 5 магнитоэлектрический генератор, статор которого выполнен из шихтованных секций 6 с катушками 7, расположен внутри внешнего ротора 8 между его стальными кольцами 9, 10 с постоянными магнитами 11, 12 и прикре 3 94542013.08.30 плен к основному валу 13 вращения, к которому также прикреплен с возможностью вращения на подшипниках 14, 15 внешний ротор 8 магнитоэлектрического генератора основное и дополнительное ветроколеса 16, 17. Для повышения надежности работы безредукторный ветроэлектроагрегат снабжен дополнительным валом 18 вращения, который расположен соосно с основным валом 13 вращения и прикреплен к внешнему ротору 8 магнитоэлектрического генератора двумя высокопрочными стойками 19, 20, которые прикреплены к горизонтальной платформе 4 и оборудованы подшипниками 21, 22, расположенными в соосных отверстиях верхних торцов высокопрочных стоек 19, 20, при этом магнитоэлектрический генератор расположен между высокопрочными стойками 19, 20 с возможностью вращения внешнего ротора 8 и статора, который выполнен из шихтованных секций 6 с катушками 7, в противоположные стороны соответственно дополнительным и основным валами 18, 13 и его центр тяжести находится на продольной оси 3 вертикальной опоры 1, а дополнительный и основной валы 18, 13 через подшипники 21, 22 опираются на стойки 19, 20 и выступают за высокопрочные стойки 19, 20 с образованием левой и правой консолей 23, 24, на которых расположены и закреплены соответственно основное и дополнительное ветроколеса 16, 17. Заявляемый безредукторный ветроэлектроагрегат работает следующим образом. Под действием ветра приводится во вращение основное ветроколесо 16 и вместе с ним внешний ротор 8 с постоянными магнитами 11, 12, которые закреплены на его стальных кольцах 9, 10, при этом основное ветроколесо 16 и внешний ротор 8 вращаются в подшипниках 21, 14, 15 по часовой стрелке. Одновременно под действием ветра приводится во вращение дополнительное ветроколесо 17, которое прикреплено к правой консоли 24 основного вала 13, вращающегося в подшипниках 22, 15, 14, и вращает статор, выполненный из шихтованных секций 6 с катушками 7, магнитоэлектрического генератора против часовой стрелки. Из-за вращения ротора 8 по часовой стрелке, а статора магнитоэлектрического генератора против часовой стрелки при равной частоте вращения основного и дополнительного ветроколес 16, 17 в два раза увеличивается частота электродвижущих сил, возникающих в катушках 7, расположенных на шихтованных сердечниках 6 статора магнитоэлектрического генератора, а следовательно, в два раза увеличивается электрическая мощность генератора, при этом из-за расположения магнитоэлектрического генератора между двумя высокопрочными стойками 19, 20, центр тяжести которого находится на продольной оси 3 вертикальной опоры 1, отсутствует изгибающий момент, отрицательно действующий на ветроэлектроагрегат, и тем самым повышается надежность работы безредукторного ветроэлектроагрегата. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой конструкции безредукторного ветроэлектроагрегата происходит достижение поставленной технической задачи - повышение надежности работы ветроэлектроагрегата путем ликвидации отрицательного изгибающего момента за счет оборудования ветроэлектроагрегата дополнительным валом вращения, который расположен соосно с основным валом вращения и прикреплен к ротору магнитоэлектрического генератора оборудование двумя высокопрочными стойками,которые прикреплены к горизонтальной платформе размещение магнитоэлектрического генератора между высокопрочными стойками с опорой на них и с возможностью вращения внешнего ротора через дополнительный вал, на котором закреплено основное ветроколесо, и статора через основной вал, на котором закреплено дополнительное ветроколесо. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4