Ветроэлектроагрегат
WIND POWER AGGREGATE

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.
Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотных ветроколес, снабженных устройством установки на ветер. [Патент РФ №2187019/ А.М. Литвиненко - Ветроэнергетическая установка/ опубл. Б.И. №22, 2002, F03 05/04, заявка №2001101281/06 от 16.01.2001.]
Известный ветроэлектроагрегат содержит башню, две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в месте соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса с горизонтальной осью, установленные на стойках (башнях) рам, поддерживающие тележки, мультипликаторы, генераторы и поворотные основания, отличающиеся тем, что рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство.
Недостатком данного устройства является наличие ветроколесных стоек, с генераторами традиционного классического типа, не обеспечивающими высокие линейные скорости относительно перемещения ротора и статора, особенно при низких скоростях ветра.
Также известен ветроэлектроагрегат, который включает в себя башню, ступенчатый узел, при этом поворотное основание снабжено стержнями со статорными элементами, а на лопастях ветроколеса установлены роторные элементы. [Патент РФ №2334895/ А.М. Литвиненко - Ветроэлектроагрегат / опубл. Б.И. №27, 27.09.2008, F03D 9/00, заявка №2007111234/06 от 27.03.2007].
Недостатком устройства являются большие массогабаритные показатели, связанные с наличием большого числа несущих элементов.
Из известных аналогов наиболее близким к заявленному, по совокупности существенных признаков, является ветроэлектроагрегат по патент РФ №2634461/ А.М. Литвиненко, заявка №201510107/06 от 12.01.2015, опубл. 30.10.2013, Бюл. №31.
Ветроэлектроагрегат содержит башню, ветроколесо с горизонтальной осью вращения и роторными элементами, поворотное основание со ступичным узлом и стабилизатором, статорные элементы, и выполнен таким образом, что статор составлен из двух групп, верхней и нижней. Статорные элементы верхней группы выполнены круглой формы, установлены в зоне роторных элементов, расположенных по длине лопастей ветроколеса и снабжены отверстием, которое фиксирует их на башне, а статорные элементы нижней группы закреплены на дискообразном основании в зоне торцевых роторных элементов.
Кроме увеличенных массы и габаритов, такое исполнение приводит к ощутимым вибрациям ветроколеса, устранение которых, в свою очередь, связано с уменьшением электроотдачи.
Изобретение направлено на улучшение массо-габаритных показателей, устранение вибрации и адаптацию к переменной скорости ветра.
Это достигается тем, что ветроэлектроагрегат, содержащий башню, ветроколеса с горизонтальной осью вращения, роторные элементы и статор, поворотное основание со ступичным узлом и стабилизатором, согласно изобретению, содержит планетарный редуктор, в составе солнечной и центральной шестерен, сателлитов с валами, при чем солнечная шестерня соединена с валом тихоходного ветроколеса, который размещен внутри вала быстроходного колеса, а он, в свою очередь, соединен с центральной шестерней, на валах сателлитов установлены роторные элементы, а статор размещен на поворотном основании.
Достижение технического результата обусловлено соединением солнечной и центральной шестерни соответственно с валом тихоходного и быстроходного ветроколес.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где показана кинематическая схема агрегата.
Ветроэлектроагрегат содержит: башню 1, поворотное основание 2 со ступичным узлом и стабилизатором 3, на поворотном основании укреплен статор 4, в магнитное соприкосновение с которым через воздушный зазор входят роторные элементы 5, которые установлены на валах 7, вращающихся в подшипниках 6. На противоположных концах валов установлены сателлиты 9, входящие в зацепление с центральной шестерней 8, которая присоединена к полому валу 14, на противоположном конце которого установлено быстроходное ветроколесо 10. Сателлиты 9 входят так же в зацепление с солнечной шестерней 11. Тихоходное ветроколесо 13 вращает вал 12. Быстроходное ветроколесо 10 вращается в подшипнике 15.
Ветроэлектроагрегат работает следующим образом. При низких скоростях ветра ветроколесо 10 и центральная шестерня 8 неподвижны, работает только ветроколесо 13, устройство представляет собой обычный планетарный редуктор с заторможенным центральным колесом. Роторные элементы 5 вращаются с повышенной скоростью, обеспечивая энергоотдачу статора в орбитальном режиме. При повышенной скорости ветра вступает в действие ветроколесо 10, центральная шестерня 8 вращается, также как и солнечная шестерня 11, роторные элементы 5 сами по себе не вращаются, но они вращаются в заторможенном состоянии относительно центральной оси, образуя как бы единый составной ротор, обеспечивающий повышенную энергоотдачу.
Достоинством данного ветроэлектроагрегата сегментного типа является улучшение массогабаритных характеристик за счет использования редуктора, кроме того, осуществляется адаптация к изменениям скорости ветрового потока ввиду наличия двухскоростного режима.