РОТОРНАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к конструкциям ветряных двигателей, и может быть использована для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии воздушного потока.
Известен ветрогенератор, содержащий ветроколесо и магнитоэлектрический генератор, ротор которого имеет постоянные магниты и связан с ветроколесом, а статор выполнен из шихтованного магнитопровода с обмотками (патент RU 2168062 С1, МПК F03D 9/00, опубл. 27.05.2001, автор Ивашинцов Д.А. и др. Ветрогенератор).
Недостатками данной конструкции являются низкий КПД, высокий момент страгивания ротора и относительно высокие обороты, при которых генератор обеспечивает отдачу электроэнергии в сеть.
Известна роторная ветроэлектростанция, содержащая ротор, выполненный в виде диска с установленными на нем лопастями, выполненными в форме аэродинамических крыльев и расположенными с зазором относительно вала ротора, механически связанного с валом электрогенератора, обтекатель, установленный на валу перед ротором по потоку, охватывающий зазор между внутренними кромками лопастей и конфузор, размещенный перед ротором по потоку (патент RU №2425249, МПК F03D 1/04, опубл. 20.08.2002, автор Иванейский А.В и др. Роторная ветроэлектростанция).
Недостатком ветроэлектростанции является низкий КПД работы и требуется для работы стабильная скорость ветрового потока, так же высокий момент страгивания ротора, только при высоких оборотах начинает протекать ток заряда аккумуляторных батарей.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом роторной ветроэлектростанции является повышение КПД за счет уменьшения трений в механических узлах генератора.
Технический результат достигается тем, что вал ветроэлектростанции выполнен из верхней и нижней частей, на верхней части вала установлено ветроколесо, состоящее из жестко закрепленных на валу лопастей, выполненных из прямолинейной и дугообразной частей, соединенных шарнирно, нижняя часть вала опирается на магнитный опорный узел, который выполнен в виде пустотелого цилиндра, внутри которого размещены два постоянных магнита, которые обращены одноименными полюсами друг к другу, и на нижней части вала размещен электрогенератор, ротор которого выполнен в виде маховика, на котором установлены постоянные магниты, причем верхняя часть вала и нижняя часть вала ветроэлектростанции взаимодействуют через расцепляющую муфту. Повышение КПД ветроэлектростанции достигается за счет складывающихся лопастей ветроколеса, установкой расцепляющей муфты, роторы электрогенератора выполнены в виде маховиков, а снижение трения в механическом узле достигается за счет использования магнитного узла.
Фиг 1. Общий вид роторной ветроэлектростанции.
Фиг 2. Вид лопасти.
Фиг 3. Расцепляющая муфта.
Фиг 4. Конструкция магнитного узла.
Роторная ветроэлектростанция содержит ветроколесо 1, состоящее из прямой части лопасти 2 и дугообразной 3, соединенных между собой через петлю 4, лопасти ветроколеса имеют жесткое соединение 5 с верхней частью вала 6, ниже лопастей ветроколеса расположена расцепляющая муфта 7, корпус расцепляющей муфты 7, верхний диск муфты 8, нижний диск муфты 9, электрогенератор 10, нижняя часть вала 11, магнитный опорный узел 12, верхний постоянный магнит 13, стопор для дугообразной лопасти 14, пружина в расцепляющей муфте 15, нижний постоянный магнит опорного узла 16.
Роторная ветроэлектростанция работает следующим образом.
При наличии ветра 1-15 м/с ветровой поток толкает ветроколесо 1 роторной электростанции, «раскрывая» рабочую лопасть 2 и 3 за счет шарнирно-петлевого крепления 4, оставшиеся нерабочие в данный момент лопасти, находясь в «закрытом» состоянии, способствуют снижению тормозящего эффекта ветрового потока. При ураганном ветре более 15 м/с лопасти 3 не будут успевать раскрываться, чем исключается механическое повреждение ветроэлектростанции. Лопасти 2, за счет жесткого соединения 5 с верхней частью вала 6, заставляют вал вращаться вокруг своей оси вместе с верхним диском 8 расцепляющей муфты 7, так как он тоже жестко соединен с верхней частью вала 6. Верхний диск, за счет наличия толкающего плеча, скошенной ступеньки, передает силу вращения с верхней части роторной ветроэлектроустановки на нижнюю 9, тем самым приводя роторные маховики в движение вокруг своей оси. Электрогенератор 10 начал вырабатывать электроэнергию.
При отсутствии стабильного ветрового потока, но при наличии кратковременных порывов ветра лопасть 3, перед тем как начать свою работу, «раскрывается» за счет шарнирно-петлевого крепления 4, стопор открывания лопасти 14 ограничивает движение лопасти 3, передает энергию вращения роторным маховикам электрогенератора 10, они начали вращаться, ветровой поток иссяк, лопасти останавливаются, за счет расцепляющей муфты 7, где постоянно нижний диск 9 прижимается к верхнему диску 8 пружиной 15 для постоянного взаимодействия. Если скорость вращения нижнего диска 9 в расцепляющей муфте 7 выше скорости вращения лопастей, то за счет скошенной ступеньки вращающая сила на верхнюю часть вала 6 не передается. Роторные маховики, накопив в себе кинетическую энергию, продолжают вращение только с нижней частью вала 11, так как нижний диск 9 расцепляющей муфты 7 не имеет механической связи с верхним диском 8 расцепляющей муфты 7. За счет магнитного опорного узла 12, в котором верхний постоянный магнит 13 взаимодействует с нижним постоянным магнитом 16 в нижней части вала 11, снижается внутреннее сопротивление ветроэлектростанции в целом.