Вітроагрегат

Реферат: Вітроагрегат містить перетворювач енергії вітру, магнітоелектричний генератор, що включає встановлений на хрестовині корпус, ротор у вигляді розміщених на обертальному валу рухомих дисків з крізними каналами і магнітними елементами, статор з нерухомих дисків з котушками, розміщених між рухомими дисками ротора і вузол захисту обертального вала від радіальноосьових навантажень. Перетворювач енергії вітру розміщений усередині корпусу між хрестовиною і рухомим диском ротора і виконаний у вигляді встановленої на обертальному валу ротора крильчатки, обмеженої навколо розімкненим тороподібним кожухом з глухим кінцем і із змінним перерізом, що збільшується до відкритого під потік вітру кінця, і технологічними соплами, виконаними в ньому зі сторони крильчатки, при цьому утворювальні крізні канали в рухомих дисках ротора виконані похилими, рухомі диски ротора розміщені один щодо одного із зсувом їх крізних каналів з можливістю утворення усередині ротора гвинтоподібних каналів, між хрестовиною і крильчаткою встановлений магнітний підшипник, вузол захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень містить підшипник кочення, встановлений в хрестовині співвісний з обертальним валом і магнітний підшипник, один магнітний елемент якого закріплений на обертальному валу, а інший магнітний елемент закріплений в хрестовині корпусу із залишенням між ними робочого зазору. UA 114047 U (12) UA 114047 U UA 114047 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області вітроенергетики, зокрема до вітроенергетичних агрегатів, призначених для заряду акумуляторної батареї і електроживлення різних споживачів, наприклад електроосвітлювальні прилади, радіо - і телеприймачі і ін., в районах і на об'єктах без електропостачання. Відомий безредукторний вітроагрегат за авторським свідоцтвом СРСР N 868105, F 03 D 9/00, який містить перетворювач енергії вітру або стислого повітря на основі крильчатого вітроколеса, магнітоелектричний генератор, що включає ротор у вигляді розміщених на обертальному валу рухомих дисків з крізними каналами і магнітними елементами і статор з нерухомих дисків з котушками, які розміщені між рухомими дисками ротора. На відміну від корисної моделі, що заявляється, у вищевказаному вітроагрегаті сегменти ротора з постійними магнітами встановлені безпосередньо на крилах (лопатях) крильчатого вітроколеса і обертаються разом з ним, а нерухомі сегменти статора з відповідним повітряним зазором встановлені напроти сегментів ротора і виконані у вигляді кругового статора або у вигляді дугових статорів. Істотним недоліком даного вітроагрегату є мала ефективність через низький аеродинамічний ККД вітроколеса, унаслідок порушення нормального аеродинамічного обтікання останнього і великих аеродинамічних втрат, викликаних сегментами статора і ротора. Крім того, нерівномірний повітряний зазор між сегментами ротора і статора створює великий момент опору вітроколеса, через що початок обертання останнього можливо лише при відносно високій швидкості вітру. Вказаних недоліків позбавлений вітроагрегат за авторським свідоцтвом СРСР № 1737151, F03 D9/00, що містить перетворювач енергії вітру або стислого повітря на основі крильчатого вітроколеса, магнітоелектричний генератор, який включає ротор у вигляді розміщених на обертальному валу рухомих дисків з крізними каналами і магнітними елементами і статор з нерухомих дисків з котушками, розміщених між рухомими дисками ротора. На відміну від корисної моделі, що заявляється, в даному вітроагрегаті ротор, пов'язаний з вітроколесом, виконаний у вигляді двох сталевих кілець із закріпленими на них постійними магнітами, причому протилежні полюси магнітів мають однакову полярність, а нерухомий статор з обмоткою розташований між кільцями ротора. Проте недоліком даного вітроагрегату є невисока його ефективність через істотні магнітні потоки розсіяння, які обумовлені установкою постійних магнітів ротора на сталевих кільцях з розміщенням магнітів однакової полярності один проти одного. При такій конструкції генератора частина потоку дорогих постійних магнітів не використовується. Найближчим аналогом до корисної моделі, що заявляється, по сукупності ознак і очікуваному технічному результату є вітрогенератор по патенту RU 2168062 МПК 7 F03D9/0024, дата початку відліку терміну дії патенту: 07.12.1999, дата публікації заявки: 27.05.2001, опублікованому: 27.05.2001, який містить перетворювач енергії вітру або стислого повітря, магнітоелектричний генератор, який включає встановлений на хрестовині корпус, ротор у вигляді розміщених на обертальному валу рухомих дисків з крізними каналами і магнітними елементами, статор з нерухомих дисків з котушками, розміщених між рухомими дисками ротора і вузол захисту вала, що обертається, від радіально-осьових навантажень. На відміну від корисної моделі, що заявляється, даний генератор містить два ідентичні статори, магнітопроводи яких виконані у вигляді плоских кілець зі встановленими на їх торцевій частині і зверненими один до одного плоскими обмотками, а ротор виконаний у вигляді немагнітного диска з вмонтованими в нього постійними магнітами, при цьому диск ротора розташований між обмотками статора. Недоліком приведеного вітрогенератора є низький коефіцієнт використовування енергії вітру, яка в незначній мірі впливає на ефективність його роботи. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити вітроагрегат, шляхом зміни особливостей конструктивного рішення підвищити коефіцієнт використовування енергії вітру і, за рахунок цього, поліпшити ефективність його роботи. Поставлена задача вирішується тим, що у вітроагрегаті, що містить перетворювач енергії вітру, магнітоелектричний генератор, який включає встановлений на хрестовині корпус, ротор у вигляді розміщених на обертальному валу рухомих дисків з крізними каналами і магнітними елементами, статор з нерухомих дисків з котушками, розміщених між рухомими дисками ротора і вузол захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень, згідно з корисною моделлю, перетворювач енергії вітру розміщений усередині корпусу між хрестовиною і рухомим диском ротора і виконаний у вигляді встановленої на обертальному валу ротора крильчатки, обмеженої навколо розімкненим тороподібним кожухом з глухим кінцем і із змінним перерізом, що збільшується до відкритого під потік вітру кінця, і технологічними соплами, виконаними в 1 UA 114047 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ньому зі сторони крильчатки, при цьому утворювальні крізні канали в рухомих дисках ротора виконані похилими, рухомі диски ротора розміщені один щодо одного із зсувом їх крізних каналів в радіальному напрямку із можливістю утворення усередині ротора гвинтоподібних каналів, між хрестовиною і крильчаткой встановлений магнітний підшипник, вузол захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень містить підшипник кочення, встановлений в хрестовині співвісний з обертальним валом і магнітний підшипник, один магнітний елемент якого закріплений на обертальному валу, а інший магнітний елемент закріплений в хрестовині корпусу із залишенням між ними робочого зазору. Згідно з корисною моделлю, утворювальні крізні канали в рухомих дисках ротора виконані односпрямованими і мають однаковий кут нахилу щодо горизонталі. Згідно з корисною моделлю, магнітний підшипник виконаний у вигляді магнітних елементів, обернених один до одного однойменними полюсами, які відповідно встановлені на хрестовині і крильчатки із залишенням між ними робочого зазору. Згідно з корисною моделлю, магнітні елементи магнітного підшипника розміщені в кільцевих проточках, виконані в сторонах хрестовини і крильчатки, які звернені один до одного. Виконання перетворювача енергії вітру у вигляді, встановленої на обертальному валу ротора крильчатки, обмеженої навколо розімкненим тороподібним кожухом з глухим кінцем і із змінним перерізом, який збільшується до відкритого під потік вітру кінця, і технологічними соплами, при цьому утворювальні крізних каналів в дисках ротора виконані похилими, диски ротора розміщені один щодо одного із зсувом їх крізних каналів в радіальному напрямку із можливістю утворення усередині ротора гвинтоподібних каналів, дозволило створити умови, при яких потік вітру, який з тороподібного кожуху через крильчатку потрапляє в гвинтоподібні канали, перетворюється в обертальний потік вітру, обертаючий момент якого впливає на диски ротора, приводячи їх в обертальний рух. У міру розкручування дисків ротора на них впливає обертаючий момент, створений магнітоелектричним генератором. В результаті на диски ротора впливає сумарний обертаючий момент, створений перетворювачем енергії вітру і магнітоелектричним генератором, що забезпечило підвищення коефіцієнта використовування енергії вітру і ефективності роботи заявленого вітроагрегату. Розміщення магнітного підшипника між хрестовиною і крильчаткой, підшипника кочення в хрестовині співвісний з обертальним валом і магнітного підшипника, один магнітний елемент якого закріплений на обертальному валу, а інший магнітний елемент закріплений в хрестовині корпусу із залишенням між ними робочого зазору, дозволило звести до мінімуму опір між обертальними елементами конструкції вітроагрегату, що також дозволило підвищити ефективність його роботи. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 представлений загальний вигляд вітроагрегату в перерізі; фіг. 2 - фрагмент загального вигляду вітроагрегату в масштабі 1:2; фіг. 3 - вигляд вітроагрегату в перерізі по А-А; фіг. 4 - вигляд вітроагрегату в перерізі по Б-Б; фіг. 5 - фрагмент ротора магнітоелектричного генератору в перерізі по Г-Г. Відомості, що підтверджують можливість промислового використовування заявленого вітроагрегату. За наявності вітру створюються умови, при яких потік вітру, через відкритий кінець 12 розімкненого тороподібного кожуху 10 надходить в його порожнину. У міру його просування уздовж порожнини, утвореної кожухом 10, який має змінний переріз, що збільшується до відкритого під потік вітру кінця 12, потік вітру посилюється, підвищується його швидкість і під тиском через сопла 13 подається на крильчатку. Під впливом направлених струменястих потоків вітру їх кінетична енергія перетворюється в обертальний рух, який впливає на крильчатку 9 і приводить її в обертання. Разом з крильчаткою 9 обертається вал 3 і встановлені на ньому рухомі диски 4 ротора вітроагрегату. При цьому потік магнітних елементів 6 перетинає нерухомі обмотки статорів котушок 8, в яких наводиться ЕДС. При цьому разом з рухомими дисками 4 обертається вал 3 вітроагрегату і жорстко встановлена на ньому крильчатка 9 перетворювача енергії потоку вітру, яка вже приведена в обертання під впливом енергії потоку вітру. Далі через крильчатку 9 струменясті потоки вітру, що подаються на неї, надходять в гвинтоподібні канали, утворені крізними каналами 5 в дисках 4 ротора, перетворюються в гвинтоподібні потоки вітру, обертаючий момент яких впливає на згадані диски 4, приводячи їх в обертальний рух. У міру розкручування дисків 4 ротори, на них впливає обертаючий момент, створений магнітоелектричним генератором. В результаті на диски 4 ротора впливає сумарний обертаючий момент, створений перетворювачем енергії вітру 2 UA 114047 U 5 10 15 і магнітоелектричним генератором, що забезпечило підвищення коефіцієнта використовування енергії вітру і ефективність роботи заявленого вітроагрегату. При слабих вітрах і низькій частоті обертання крильчатки перетворювача енергії вітру, використовують стисле повітря в балонах, штуцер якого з'єднують із патрубком 14 тороподібного кожуху 10. Наявність вузла захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень містить підшипник кочення 20, встановлений в хрестовині, співвісний з обертальним валом 3 і магнітним підшипником 17, один магнітний елемент якого закріплений на обертальному валу 3, а інший магнітний елемент закріплений в хрестовині корпусу 1 із залишенням між ними робочого зазору дозволило звести до мінімуму опір між обертальними щодо один до одного елементів конструкції вітроагрегату, що також забезпечило підвищення ефективності його роботи. Вузол захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень призначений для індикації відсутності осьового зазору між магнітними елементами магнітного підшипника 19, за рахунок замикання електричного ланцюга через контакт, який утворюється за допомогою болта 21 і лунки 22 на обертальному валу 3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 1. Вітроагрегат, що містить перетворювач енергії вітру, магнітоелектричний генератор, що включає встановлений на хрестовині корпус, ротор у вигляді розміщених на обертальному валу рухомих дисків з крізними каналами і магнітними елементами, статор з нерухомих дисків з котушками, розміщених між рухомими дисками ротора і вузол захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень, який відрізняється тим, що перетворювач енергії вітру розміщений усередині корпусу між хрестовиною і рухомим диском ротора і виконаний у вигляді встановленої на обертальному валу ротора крильчатки, обмеженої навколо розімкненим тороподібним кожухом з глухим кінцем і із змінним перерізом, що збільшується до відкритого під потік вітру кінця, і технологічними соплами, виконаними в ньому зі сторони крильчатки, при цьому утворювальні крізні канали в рухомих дисках ротора виконані похилими, рухомі диски ротора розміщені один щодо одного із зсувом їх крізних каналів з можливістю утворення усередині ротора гвинтоподібних каналів, між хрестовиною і крильчаткою встановлений магнітний підшипник, вузол захисту обертального вала від радіально-осьових навантажень містить підшипник кочення, встановлений в хрестовині співвісний з обертальним валом і магнітний підшипник, один магнітний елемент якого закріплений на обертальному валу, а інший магнітний елемент закріплений в хрестовині корпусу із залишенням між ними робочого зазору. 2. Вітроагрегат за п. 1, який відрізняється тим, що утворювальні крізні канали в рухомих дисках ротора виконані односпрямованими і мають однаковий кут нахилу щодо горизонталі. 3. Вітроагрегат за п. 1, який відрізняється тим, що магнітний підшипник виконаний у вигляді магнітних елементів, обернутих один до одного однойменними полюсами, які встановлені відповідно на хрестовині і крильчатки із залишенням між ними робочого зазору. 4. Вітрогенератор за п. 1, який відрізняється тим, що магнітні елементи магнітного підшипника розміщені в кільцевих проточках, які виконані в сторонах хрестовини і крильчатки, які звернені один до одного. 3 UA 114047 U 4 UA 114047 U 5 UA 114047 U 6 UA 114047 U 7 UA 114047 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8