RU2515569C2

RU2515569C2 - Direct-drive windmill

Info

Publication number: RU2515569C2
Application number: RU2011140461/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2014-05-10
Also published as: RU2011140461A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to wind-power engineering and can be used for electric power production. Proposed windmill comprises tower with turntable, windwheel, rotor elements, stator, guides, pole tips and coil of two types: working and excitation coils alternating in circle. Ends of low-rpm windwheel blades are equipped with high-rpm windwheels furnished with electromechanical rotor elements. Stator is secured ay vertical flange of angle-piece secured with turntable moving part while bar with the guide is secured at horizontal flange of said angle-piece. Thus, said stator is mounted at turntable in circular zone of rotor elements nearby low-rpm windwheel shaft.

EFFECT: higher power output, simplified shape of stator elements.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.The invention relates to the field of wind energy and can be used to generate electricity.

Известен агрегат [Патент РФ №22008700 /А.М.Литвиненко, В.А.Баркалов. - Безредукторный ветроэлектроагрегат./ Опубл. бюл. №20, 2003, заявка 2001129401/06 от 31.10.01, МПК 7 F03D 9/00], который содержит башню, поворотное основание, снабженное хвостом и сегментным элементом, и концевые сегментные роторные элементы, ветроколесо со ступицей, установленной в подшипнике на роторной оси, и лопастями с сегментными элементами.The known unit [RF Patent No. 22008700 / A.M. Litvinenko, V. A. Barkalov. - Gearless wind turbine. / Publ. bull. No. 20, 2003, application 2001129401/06 of 10.31.01, IPC 7 F03D 9/00], which comprises a tower, a rotary base provided with a tail and a segment element, and end segment rotor elements, a wind wheel with a hub mounted in the bearing on the rotor axis, and blades with segmented elements.

Недостатком данного устройства является неудовлетворительная развесовка относительно вертикальной оси башни, связанная с большой массой статора и необходимостью ее компенсации путем увеличения массы хвоста.The disadvantage of this device is the unsuccessful weighting relative to the vertical axis of the tower, associated with the large mass of the stator and the need for its compensation by increasing the mass of the tail.

Из известных аналогов, наиболее близких к заявляемому по совокупности существенных признаков, является безредукторный ветроэлектроагрегат [Патент РФ №2390653 /А.М.Литвиненко, заявка №2008143885/06 от 05.11.2008, опубл. 27.05.2010, бюл. №15]. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит башню, поворотное основание, снабженное ветроколесом с сегментными роторными элементами и установленной в подшипники ступицей, кронштейном с сегментным статорным элементом и хвостовым направляющим устройством. Поворотное основание дополнительно снабжено кронштейном с сегментным статорным элементом (статором). Ветроколесо выполнено со спицами и ободом, на котором укреплены сегментные роторные элементы торцевого типа, имеющие магнитный контакт с сегментными статорными элементами, между которыми расположена башня ветроэлектроагрегата.Of the known analogues that are closest to the claimed in terms of essential features, is a direct-drive wind-driven power unit [RF Patent No. 2390653 / A.M. Litvinenko, application No. 2008143885/06 of 05.11.2008, publ. 05/27/2010, bull. No. 15]. Gearless wind power unit contains a tower, a rotary base equipped with a wind wheel with segmented rotor elements and a hub mounted in bearings, an arm with a segmented stator element and a tail guiding device. The swivel base is additionally equipped with a bracket with a segmented stator element (stator). The wind wheel is made with knitting needles and a rim on which segmented end-face rotor elements are mounted, having magnetic contact with segmented stator elements, between which there is a tower of a wind power unit.

Недостатком данного устройства является низкая энергоотдача.The disadvantage of this device is the low energy output.

Изобретение направлено на повышение энергоотдачи за счет увеличения линейной скорости перемещения электромеханических элементов.The invention is aimed at improving energy efficiency by increasing the linear velocity of the movement of electromechanical elements.

Это достигается тем, что в безредукторном ветроэлектроагрегате, содержащем башню c поворотным основанием, ветроколесо, роторные элементы, статор, направляющее устройство, согласно изобретению ветроколесо выполнено тихоходным, на концах его лопастей закреплены быстроходные колеса с электромеханическими роторными элементами, при этом статор установлен на поворотном основании в круговой зоне максимального приближения роторных элементов к оси тихоходного колеса.This is achieved by the fact that in a gearless wind turbine containing a tower with a rotary base, a wind wheel, rotor elements, a stator, a guiding device, according to the invention, the wind wheel is low-speed, fast wheels with electromechanical rotor elements are fixed at the ends of its blades, while the stator is mounted on a rotary base in the circular zone of the maximum approximation of the rotor elements to the axis of the low-speed wheel.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан безредукторный ветроэлектроагрегат, вид спереди; на фиг.2 - вид сбоку в разрезе.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a gearless wind turbine, front view; figure 2 is a side view in section.

Технический результат достигается за счет суммирования скоростей тихоходного и быстроходных колес.The technical result is achieved by summing the speeds of low-speed and high-speed wheels.

Безредукторный ветроэлектроагрегат включает в себя башню 1, поворотное основание 2, тихоходное колесо 3, быстроходные колеса 4, роторные элементы 5, статор 6, направляющее устройство 7, полюсные наконечники 8, катушки 9 двух типов: рабочие и возбуждения, которые расположены в чередующемся порядке по окружности. Статор укреплен на вертикальной полке 10 уголка, скрепленного с подвижной частью основания, а на горизонтальной полке 11 этого уголка укреплена штанга с направляющим устройством 7. Таким образом, быстроходные колеса 4 закреплены на концах лопастей тихоходного колеса 3, при этом статор 6 установлен в круговой зоне максимального приближения роторных элементов быстроходных колес к оси тихоходного колеса. Например, если рассмотреть верхнее (фиг.2) быстроходное ветроколесо 4, то верхний роторный элемент 5, укрепленный на концах его лопастей (см. фиг.2) показан в круговой зоне максимального удаления роторных элементов от оси тихоходного ветроколеса, а его нижний роторный элемент показан в круговой зоне максимального приближения к оси тихоходного колеса. Аналогично, если рассмотреть нижнее быстроходное ветроколесо, то его нижний элемент расположен в зоне максимального удаления от осей ветроколеса, а его верхний роторный элемент - в круговой зоне максимального приближения роторных элементов к оси тихоходного ветроколеса.Gearless wind turbine includes a tower 1, a rotary base 2, a low-speed wheel 3, high-speed wheels 4, rotor elements 5, a stator 6, a guiding device 7, pole tips 8, coils 9 of two types: workers and excitations, which are arranged in alternating order in circles. The stator is mounted on a vertical shelf 10 of the corner fastened to the movable part of the base, and on the horizontal shelf 11 of this corner, a rod with a guiding device 7 is mounted. Thus, high-speed wheels 4 are fixed at the ends of the blades of the slow-moving wheel 3, while the stator 6 is mounted in a circular zone maximum approximation of the rotor elements of high-speed wheels to the axis of the low-speed wheel. For example, if we consider the upper (Fig. 2) high-speed wind turbine 4, then the upper rotor element 5, mounted at the ends of its blades (see Fig. 2), is shown in the circular zone of the maximum distance of the rotor elements from the axis of the low-speed wind turbine, and its lower rotor element shown in the circular zone of maximum approximation to the axis of the low-speed wheel. Similarly, if we consider the lower high-speed wind wheel, its lower element is located in the zone of maximum distance from the axes of the wind wheel, and its upper rotor element is in the circular zone of the maximum approximation of the rotor elements to the axis of the low-speed wind wheel.

Безредукторный ветроэлектроагрегат работает следующим образом. При воздействии ветрового потока происходит одновременное вращение всех ветроколес в одном направлении, при этом автоматически будет наблюдаться сложение скоростей тихоходного 3 и быстроходных ветроколес 4, что приводит к увеличению энергоотдачи.Gearless wind turbine operates as follows. Under the influence of the wind flow, all windwheels rotate simultaneously in one direction, and the addition of speeds of low-speed 3 and high-speed windwheels 4 will be automatically observed, which leads to an increase in energy transfer.

Технико-экономическим преимуществом заявленного изобретения является, во-первых, высокая технологичность, обусловленная простой формой статорных элементов, во-вторых, сложение скоростей ветроколес, что в результате повышает энергоотдачу.The technical and economic advantage of the claimed invention is, firstly, high manufacturability, due to the simple form of the stator elements, and secondly, the addition of speeds of the wind wheels, which as a result increases energy efficiency.

Claims

Gearless wind power unit containing a tower with a rotary base, a wind wheel, rotor elements, a stator, a guiding device, characterized in that the wind wheel is low-speed, fast wheels with electromechanical rotor elements are fixed at the ends of its blades, while the stator is mounted on a rotary base in a circular zone of maximum approximation of rotor elements to the axis of the low-speed wheel.