Малопотужний вітроелектрогенератор з дводисковим ротором на постійних магнітах

Реферат: Малопотужний вітроелектрогенератор з дводисковим ротором і постійними магнітами містить співвісно розташовані дводисковий ротор з закріпленими на периферії стальних дисків постійними магнітами з чергуванням полюсів в шаховому порядку, з'єднаний з вихідним валом вітродвигуна, і дисковий статор з якірними котушками без осердя, рівномірно розташованими на периферії статора, з зазором між дисками ротора. Він додатково містить циліндричний корпус, закритий з торців підшипниковими щитами, і бакелітовий статорний диск, жорстко закріплений в циліндричному корпусі. UA 116482 U (12) UA 116482 U UA 116482 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до вітроенергетики і може бути використана в присадибних вітроенергоустановках (ВЕУ). Відомо, що в невеликих ВМУ найбільш розповсюджені багатополюсні генератори з постійними магнітами [Jon Twidell and Tony Weir. Renewable Energy Resources.- London and New York: Taylor & Francis, 2006.-P. 310-314], Проте звичайні автотракторні генератори не задовольняють вимогам ВЕУ. Відомий вітровий теплогенератор з самозбудженням [Пат. UА №64568. МПК 14)31)7/06.Опубл. 16.02.2004, Бюл. № 2], що містить індукційний перетворювач енергії вітру в теплоту (ІПЕВТ) у вигляді дискових магнітопроводів з зубчастою будовою прилеглих поверхонь, установлених співвісно з зазором між ними, і обмотки збудження, розташованої в кільцевій канавці на статорі, ротор кінематично з'єднаний з валом вітродвигуна, додаткові якірні обмотки розташовані в шаховому порядку симетрично на зубцях статора, з'єднані паралельно і через регульований випрямляч приєднані до обмотки збудження. Недоліком відомого пристрою є низький електричний ККД із-за перегріву якірних обмоток, обумовленому їхнім розташуванням на зубцях стального магнітопроводу, і залежність величини генерованої ЕРС від остаточного намагнічування зубців, що затрудняє використання пристрою для генерації електричної енергії. Відомий також присадибний коопераційний вітропарк [Пат. UА №95186, МПК F03D3/06, F03D9/00. - Опубл. 10.12.2014, Бюл. № 23], що містить декілька вітротеплових установок з ІПЕВТ, з'єднаних кінематично з валом свого вітродвигуна, та принаймні один автономний вітроелектрогенератор, для живлення обмоток збудження кожного IПЕВТ. Недоліком коопераційного вітропарку є відсутність надійного вітроелектрогенератора для живлення обмоток збудження кожного IПЕВТ. Відомий також безредукторний малопотужний вітроелектрогенератор, взятий за прототип [Пат. UA №104467. МПК F03D7/Q6, F03D 1/06.- Опубл. 10.02.2016, Бюл. №3], що містить багатополюсний дводисковий стальний ротор, з рівномірно закріпленими на периферії дисків постійними магнітами, дзеркально розташованими один до одного різнойменними полюсами, і дисковий статор у вигляді розташованих по периметру якірних котушок без осердя, розташований з зазором між дисками багатополюсного ротора. Недоліком пристрою, взятого за прототип, є низька експлуатаційна надійність, обумовлена попаданням пилу і вологи до відкритого корпусу. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такого вітроелектрогенератора, в якому нове виконання конструктивних елементів та їхнє взаємне розташування забезпечить збільшення міцності і надійності. Поставлена задача вирішується тим, що малопотужний вітроелектрогенератор з дводисковим ротором і постійними магнітами, який містить співвісно розташовані дводисковий ротор з закріпленими на периферії стальних дисків постійними магнітами, з чергуванням полюсів в шаховому порядку, з'єднаний з вихідним валом вітродвигуна, і дисковий статор з якірними котушками без осердя, рівномірно розташованими на периферії статора, з зазором між дисками ротора, згідно з корисною моделлю, додатково містить циліндричний корпус, закритий з торців підшипниковими щитами, і бакелітовий статорний диск, жорстко закріплений в циліндричному корпусі. Виконання ротора багатополюсним забезпечує збільшення частоти генерованої ЕРС, тобто обійтися без мультиплікатора. Рівномірне закріплення на периферії роторних дисків постійних магнітів забезпечує надійне збудження магнітного поля і стабільність частоти генерованої ЕРС в якірних обмотках. Виконання статорного диска бакелітовим усуває втрати на нагрів диска, зменшує момент зрушення, а жорстке закріплення його в циліндричному корпусі з підшипниковими щитами, зміцнює конструкцію і підвищує надійність. Розташування якірних обмоток на статорі дозволяє уникнути рухомих контактів, а отже підвищити ККД і надійність генератора. Виконання якірних котушок без осердя забезпечує зменшення моменту зрушення генератора, а отже - його запуск при незначній швидкості вітру. Виготовлення якірних котушок трапецеїдальної форми збільшує коефіцієнт використання об'єму статора і зменшує габарит генератора. З'єднання якірних котушок згідно послідовно забезпечує збільшення ЕРС в обмотках генератора. Використання неодимових магнітів зменшує габарит генератора. Таким чином, запропонована корисна модель збільшує міцність і надійність конструкції. Технічна суть і принцип дії малопотужного вітроелектрогенератора з дводисковим ротором і постійними магнітами пояснюється кресленнями: 1 UA 116482 U 5 10 15 на фіг. 1 зображена будова малопотужного вітроелектрогеператора; на фіг. 2 - статор з якірними обмотками; на фіг.3 - багатополюсний дводисковий ротор. Малопотужний вітроелектрогенератор з дводисковим ротором і постійними магнітами складається з циліндричного корпусу 1, закритого підшипниковими щитами 2,3, вала 4, багатополюсного дводискового ротора 5,6 з неодимовими магнітами 7,8, бакелітового статорного диска 9 з якірними котушками 10. Вітроелектрогенератор працює наступним чином. При появі вітру вал 4, з'єднаний з вихідним валом вітродвигуна (не показано), установлений в підшипникових щитах 2,3 циліндричного корпусу 1, обертається разом з багатополюсним дводисковим ротором 5,6. Обертове магнітне поле неодимових магнітів 7,8, закріплених відповідно на нижньому 5 і верхньому 6 стальних дисках, по черзі пересікають якірні котушки 10, установлені на бакелітовому статорному диску 9, нерухомо закріпленому в циліндричному корпусі 1, генеруючи в них ЕРС. Послідовне з'єднання якірних котушок 10 забезпечує збільшення ЕРС в обмотках. Частота цієї ЕРС залежить від кількості пар полюсів Р і частоти обертання ротора n f  20 [Токарев Б.Ф. Электрические машины. - М: Энергоатомиздат, 1990.-С.343] Для отримання стандартної частоти 50 Гц при кількості пар полюсів Р=12 (як на фіг.3) необхідно мати частоту обертання ротора n 25 pn 60 60 f 60  50   250 об./хв. p 12 Чим більша кількість пар магнітних полюсів Р, тим менша потрібна частота обертання ротора n. Підшипникові щити 2,3 закривають циліндричний корпус 1 від проникнення пилу і вологи, чим підвищують надійність роботи вітроелектрогенератора. Бакелітовий статорний диск 1, на якому закріплені епоксидною смолою якірні котушки 10, забезпечує міцність конструкції. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Малопотужний вітроелектрогенератор з дводисковим ротором і постійними магнітами, що містить співвісно розташовані дводисковий ротор з закріпленими на периферії стальних дисків постійними магнітами з чергуванням полюсів в шаховому порядку, з'єднаний з вихідним валом вітродвигуна, і дисковий статор з якірними котушками без осердя, рівномірно розташованими на периферії статора, з зазором між дисками ротора, який відрізняється тим, що додатково містить циліндричний корпус, закритий з торців підшипниковими щитами, і бакелітовий статорний диск, жорстко закріплений в циліндричному корпусі. 2 UA 116482 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3