БЕЗРЕДУКТОРНЫЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОАГРЕГАТ
GEARLESS WIND ELECTRICAL UNIT

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.
Известен агрегат [патент РФ №2208700 /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.
Недостатком данного устройства является неудовлетворительная развесовка относительно вертикальной оси башни, связанная с большой массой статора и необходимостью ее компенсации путем увеличения массы хвоста.
Из известных аналогов, наиболее близких к заявляемому по совокупности существенных признаков является безредукторный ветроэлектроагрегат [патент РФ №2390б53 / 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 элементом; Поворотное основание дополнительно снабжено кронштейном с сегментным статорным элементом. Ветроколесо выполнено со спицами и ободом, на котором укреплены сегментные роторные элементы торцевого типа, имеющие магнитный контакт через воздушный зазор с сегментными статорными элементами, между которыми расположена башня ветроэлектроагрегата. В состав каждого статорного элемента входят: два полюсных наконечника, источник возбуждения, например, постоянный магнит, рабочая катушка.
Могут наличествовать также вспомогательные магнитопроводы и крепежные элементы (хомуты, планки, снобы).
Недостатком данного устройства являются относительно большие массы и габариты, вызванные торцевым исполнением магнитной системы генератора агрегата.
Изобретение направлено на улучшение характеристик воздушного зазора генератора.
Это достигается за счет того, что безредукторный ветроэлектроагрегат, содержащий башню, поворотное основание, снабженное ветроколесом с сегментными роторными элементами и установленной в подшипники втулкой, кронштейном со статорными элементами, в состав которых входят наконечники, рабочие катушки, источник возбуждения и хвостовой направляющий элемент согласно изобретению, содержит сегментные роторные элементы выполнены в виде уголков, горизонтальные, полки которых соединены с ободом ротора, вертикальные полки соединены с лопастями, первые полюсные наконечники установлены в зоне аксиального воздушного зазора с горизонтальными полками уголков, а вторые полюсные наконечники размещены в зоне торцевого воздушного зазора с вертикальными полками уголков.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где показан безредукторный ветроэлектроагрегат, вид с боку в частичном разрезе.
Технический результат достигается за счет использования как торцевой, так и аксиальных конфигураций воздушного зазора.
Безредукторный ветроэлектроагрегат включает в себя башню 1, лопасти 2 ветроколеса, поворотное основание 3, ветроколесо имеет втулку 4, спицы 5, обод 6, на ободе закреплены сегментные роторные элементы, выполненные в виде уголков, горизонтальные полки 7 которых соединены с ободом ротора посредством болтов 8 с гайками, вертикальные полки 9 соединены с лопастями. Статорные элементы содержат: магнитопроводы 10, имеющие магнитный контакт через аксиальный воздушный зазор с горизонтальной 7 полкой уголков, магнитопроводов 11, имеющих магнитый контакт через торцевой воздушный зазор с вертикальной 9 полкой уголка, данные магнитопроводы соединены с источником возбуждения - постоянным магнитом 12, один из магнитопроводов охвачен катушкой 13, с помощью проставок 14 и болтов с гайками статорные элементы прикреплены к конусному дискообразному основанию 15, которое прикреплено к элементу 16 осью 17, на которой также укреплена втулка 4. Уголковый элемент 16 укреплен на поворотном основании 3, на котором также укреплен стержень 18 с хвостовым направляющим элементом 19 (плоскостью).
Безредукторный ветроэлектроагрегат работает следующим образом. При направлении ветрового потока слева направо (см. чертеж) ветроколесо приводится во вращение. При этом уголки с полками 7 и 9 периодически замыкают магнитную цепь: полка 9 - торцевой воздушный зазор-постоянный магнит 11 - магнитопровод 10 - аксиальный воздушный зазор-полка 7 уголка. В результате в катушке 13 статора генератора наводится ЭДС, которая дальше передается потребителю.
Технико-экономическим преимуществом заявленного изобретения является, во-первых, высокая технологичность, обусловленная простой формой статорных элементов, во-вторых, улучшенные характеристики воздушного зазора, имеющего как аксиальную, так и торцевую компоненты, что увеличивает общую протяженность воздушного зазора, что видно по скошенным концам магнитопроводов 10 и 11, показанных на чертеже, а это в свою очередь приводит к уменьшению магнитного сопротивления и, следовательно, массы габаритных показателей статорного элемента при той же стоимости, что в результате повышает энергоотдачу. При этом общая площадь воздушного зазора увеличена по сравнению с прототипом за счет наклона полюсных наконечников примерно на 45° по отношению к сопрягаемым (через воздушный зазор) соответствующим плоскостям. Это соответствует увеличению площади зазора в 1,4 раза, что в свою очередь, уменьшает его магнитное сопротивление, увеличивает интенсивность индукции, следовательно, и амплитуду ЭДС, вырабатываемой рабочей катушкой.