ДИСКООБРАЗНЫЙ ИНВЕРСИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЕГО
DISC INVERSION GENERATOR AND WIND POWER GENERATING EQUIPMENT INCLUDING THIS GENERATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к дискообразному соосному инверсионному генератору и ветроэнергетическому генерирующему оборудованию, включающему такой дискообразный соосный инверсионный генератор.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] По отношению к ветроэнергетическому генерирующему оборудованию, которое пользуется вниманием в последние годы, широко известно, например, что ветротурбина вращается, используя силу ветра, являющуюся натуральной энергией, и что электричество генерируется посредством генератора, использующего вращающий момент ветротурбины, чтобы таким образом получать электрическую энергию из силы ветра, являющейся натуральной энергией, и что электрическая энергия подается на разные нагрузки.
[0003] По отношению, в частности, к ветроэнергетическому генерирующему оборудованию, использующему ветротурбину с вертикальным валом/вертикальной лопастью, из разных типов ветроэнергетического генерирующего оборудования многие его типы имеют такую конструкцию, что ветротурбина расположена в верхней части стойки; дискообразный генератор соосно расположен сразу же под ней; вращающий момент ветротурбины передается на дискообразный генератор; там получают выход генерируемой электроэнергии, основанный на относительной скорости между магнитом и обмоткой, одна из которых фиксирована, а другой вращается в дискообразном генераторе.
[0004] Для получения повышенного выхода генерируемой электроэнергии посредством эффективного использования силы ветра необходимо увеличить относительную скорость между магнитом и обмоткой.
[0005] Кроме того, поскольку ветроэнергетическое генерирующее оборудование часто установлено в областях плотного проживания населения, таких как городской район, генератор, используемый в ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, должен иметь максимальную надежность и низкий уровень шума.
[0006] Например, генератор, раскрытый в патентной ссылке 1, предложен как генератор, относящийся к этой области техники.
[0007] Генератор из патентной ссылки 1 является генератором, включающим корпус, имеющий магнит и обмотку с размещенным в ней сердечником, а также крепежную часть для крепления корпуса рядом с внешним вращающимся элементом, причем предусмотрено первое вращающее средство, конфигурированное для приведения в движение внешним вращающимся элементом, чтобы вращать магнит, и второе вращающее средство для вращения сердечника или обмотки в направлении, противоположном направлению вращения магнита, и причем первое вращающее средство и второе вращающее средство вращаются первым валиком и вторым валиком, расположенными так, чтобы вращаться в контактном отношении противоположно друг другу с введенным между ними центром внешнего вращающегося элемента. Этот генератор описан как находящий применение в ветроэнергетическом генераторе, динамо-машине велосипеда и т.д.
[0008] По отношению к вышеупомянутому генератору из патентной ссылки 1, относительная скорость между магнитом и обмоткой увеличивается, чтобы этим самым увеличить выход генерируемой электроэнергии. Однако используется конструкция, в которой валики расположены в контактном отношении друг против друга с введенным между ними центром внешнего вращающегося элемента. Соответственно, применение генератора из патентной ссылки 1 в качестве генератора для использования в вышеупомянутом ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, включающем ветротурбину с вертикальным валом/вертикальной лопастью на практике будет создавать трудности.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0009] Патентная ссылка 1: JP-A-2003-235223
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
[0010] Задача, которая должна быть решена изобретением, заключается в том, что не существует дискообразного соосного инверсионного генератора, способного обеспечивать большой выход генерируемой электроэнергии и способного достичь снижения областей механического контакта, а именно снижения механических потерь, таких как износ, реализации малошумной конструкции и облегчения технического обслуживания, причем дискообразный соосный инверсионный генератор находит подходящее применение в ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, оснащенном ветротурбиной с вертикальным валом/вертикальной лопастью.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
[0011] Дискообразный соосный инверсионный генератор настоящего изобретения включает неподвижный кольцевой вал, снабженный в его центральной области опорной стойкой и закрепленный с опорной стойкой; основное тело дискообразного корпуса с полым внутренним пространством, снабженное в его центральной области отверстием для введения опорной стойки и поддерживаемое с возможностью вращения неподвижным кольцевым валом, причем основное тело дискообразного корпуса конфигурировано для вращения от ведущего источника, использующего природную энергию; дискообразный магнит потокосцепления, прикрепленный к внутренней поверхности основного тела корпуса; тело дискообразной обмотки, часть обмотки которого обращена к области магнитного поля, создаваемого магнитом потокосцепления в бесконтактном отношении в основном теле корпуса, причем центральная область тела дискообразной обмотки установлена с возможностью вращения на неподвижный кольцевой вал без контакта с основным телом корпуса; некоторое количество способных вращаться инверсионных магнитов, каждый с его валом поддержки вращения, предусмотренным в направлении, прямоугольном осевому направлению неподвижного кольцевого вала, причем способные вращаться инверсионные магниты радиально выступают от внешней окружности неподвижного кольцевого вала; дискообразный ведущий магнит, прикрепленный к внутренней поверхности основного тела корпуса, расположен обращенным к инверсионным магнитам в бесконтактном отношении; дискообразный приводной магнит, прикрепленный к телу дискообразной обмотки, расположен обращенным к инверсионным магнитам в бесконтактном отношении и обращенным к ведущему магниту, а инверсионные магниты введены между ними; и часть отбора выхода генерируемой электроэнергии расположена на части внутренней окружности тела обмотки и неподвижного кольцевого вала, так что инверсионные магниты вращаются в бесконтактном отношении магнитной силой, создаваемой ведущим магнитом, вращающимся вместе с основным телом дискообразного корпуса посредством источника приведения в движение, и так что в соответствии с вращением инверсионных магнитов их магнитной силой ведомый магнит и тело обмотки вращаются в бесконтактном отношении в направлении, противоположном направлению вращения основного тела корпуса, и так что относительная скорость между магнитом потокосцепления основного тела корпуса и частью обмотки тела обмотки больше, чем скорость вращения основного тела корпуса как такового, и так что любой выход генерируемой электроэнергии в части обмотки тела обмотки отбирается через часть отвода выхода генерируемой электроэнергии и силовой кабель, соединенный с частью отвода выхода генерируемой электроэнергии.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Настоящее изобретение предлагает дискообразный соосный инверсионный генератор, в котором на основе движущей силы источника приведения в движение, использующего природную энергию, основное тело корпуса и тело обмотки, расположенное в нем, соосно инвертируются в бесконтактном отношении магнитной силой, так что относительная скорость между магнитом потокосцепления в основном теле корпуса и частью обмотки в теле обмотки больше, чем скорость вращения основного тела корпуса как такового, чем реализуется большой выход генерируемой электроэнергии. В предложенном дискообразном соосном инверсионном генераторе области механического контакта могут быть уменьшены, так что механические потери, такие как износ, могут быть снижены; малошумная конструкция из уменьшения областей механического контакта может быть реализована, и техническое обслуживание может быть упрощено.
[0013] Кроме того, настоящее изобретение предлагает ветроэнергетическое генерирующее оборудование высокой практической ценности, включающее дискообразный соосный инверсионный генератор, которое не только достигает снижения механических потерь, реализации малошумной конструкции и упрощения технического обслуживания благодаря дискообразному соосному инверсионному генератору, но и реализует неожиданно большой выход генерируемой электроэнергии (а именно, высокую эффективность преобразования энергии ветра в электрическую энергию).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014]
Фиг.1 - схематический наружный перспективный вид дискообразного соосного инверсионного генератора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - схематический покомпонентный перспективный вид дискообразного соосного инверсионного генератора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - схематический покомпонентный вид в вертикальном разрезе дискообразного соосного инверсионного генератора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 - частичный покомпонентный вид конструкции опоры вала тела катушки на неподвижный кольцевой вал и части отбора выхода генерируемой электроэнергии в дискообразном соосном инверсионном генераторе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5 - пояснительный вид, показывающий передачу вращающего момента магнитной силой между первым магнитом потокосцепления, инверсионным магнитом и вторым магнитом потокосцепления в дискообразном соосном инверсионном генераторе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 - схематический пояснительный вид, показывающий принцип действия дискообразного соосного инверсионного генератора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 - схематический вид в вертикальном разрезе ветроэнергетического генерирующего оборудования, в котором используется вышеупомянутый дискообразный соосный инверсионный генератор.
Фиг.8 - частичный перспективный вид, показывающий опорную стойку, дискообразный соосный инверсионный генератор и ветротурбину в покомпонентной форме в ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, в котором используется дискообразный соосный инверсионный генератор.
Фиг.9 - схематический вид в разрезе, показывающий конструкцию крепления опорной стойки, дискообразный соосный инверсионный генератор и ветротурбину в ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, в котором используется дискообразный соосный инверсионный генератор.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0015] Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить дискообразный соосный инверсионный генератор, способный обеспечивать большой выход генерируемой электроэнергии и способный достигнуть уменьшения областей механического контакта, а именно снижения механических потерь, таких как износ, реализации малошумной конструкции и упрощения технического обслуживания, причем дискообразный соосный инверсионный генератор находит подходящее применение в ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, оснащенном ветротурбиной с вертикальным валом/вертикальной лопастью. Эта цель достигнута дискообразным соосным инверсионным генератором, включающим неподвижный кольцевой вал, снабженный в его центральной области опорной стойкой и закрепленный с опорной стойкой; основное тело дискообразного корпуса, состоящее из цельной конструкции дискообразного верхнего корпуса, снабженного в его центральной области отверстием для введения опорной стойки, и дискообразного нижнего корпуса, снабженного в его центральной области отверстием для введения опорной стойки, причем основное тело дискообразного корпуса поддерживается с возможностью вращения неподвижным кольцевым валом и конфигурировано для вращения источником приведения в движение, использующим природную энергию; дискообразный первый магнит потокосцепления, прикрепленный к внутренней поверхности верхнего корпуса; дискообразный второй магнит потокосцепления, прикрепленный к внутренней поверхности нижнего корпуса, обращенный к первому магниту потокосцепления; тело дискообразной обмотки, чья часть обмотки обращена в полю между первым магнитом потокосцепления и вторым магнитом потокосцепления в бесконтактном отношении в верхнем корпусе и нижнем корпусе, причем тело дискообразной обмотки имеет центральную область, установленную с возможностью вращения на неподвижный кольцевой вал без контакта с верхним корпусом и нижним корпусом; некоторое количество способных вращаться инверсионных магнитов, каждый с его валом поддержки вращения в направлении, прямоугольном осевому направлению неподвижного кольцевого вала, причем способные вращаться инверсионные магниты радиально выступают с наружной окружности неподвижного кольцевого вала; дискообразный ведущий магнит, прикрепленный к внутренней поверхности нижнего корпуса, обращенный к инверсионным магнитам в бесконтактном отношении; дискообразный приводной магнит, прикрепленный к телу дискообразной обмотки, обращенный к инверсионным магнитам в бесконтактном отношении и обращенный к ведущему магниту, а инверсионные магниты введены между ними; и часть отвода выхода генерируемой электроэнергии, расположенную на части внутренней окружности тела обмотки, и неподвижный кольцевой вал, так что инверсионные магниты вращаются в бесконтактном отношении магнитной силой, создаваемой ведущим магнитом, вращающимся вместе с основным телом дискообразного корпуса посредством источника приведения в движение, и так что в соответствии с вращением инверсионных магнитов их магнитной силой ведомый магнит и тело обмотки вращаются в бесконтактном отношении в направлении, противоположном направлению вращения основного тела корпуса, и так что относительная скорость между первым и вторым магнитами потокосцепления основного тела корпуса и части обмотки тела обмотки получается в два раза больше достигаемой тогда, когда вращаются или магниты потокосцепления, или тело катушки, тогда как то или другое остается неподвижным, и так что любой выход генерируемой электроэнергии в четыре раза больше, чем получаемый, когда вращаются или магниты потокосцепления, или тело катушки, тогда как то или другое остается неподвижным, в части обмотки тела обмотки, и отбираемый через часть для отбора выхода генерируемой электроэнергии и силовой кабель, соединенный с частью отбора выхода генерируемой электроэнергии.
ПРИМЕР
[0016] Дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения будет подробно описан ниже со ссылками на Фиг.1-6.
[0017] Дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения включает основное тело 11 корпуса, который выполнен как диск, как показано на Фиг.1. Этот дискообразный соосный инверсионный генератор 1 выполнен так, что генерируемая электроэнергия эффективно выводится путем вращения основного тела корпуса 11 посредством источника приведения в движение, использующего природную энергию, например ветротурбины 101, вращаемой силой ветра, которая будет описана ниже.
[0018] Со ссылкой на Фиг.2, этот дискообразный соосный инверсионный генератор 1 включает, например, неподвижный кольцевой вал 2, снабженный в его центральной области сквозным отверстием 3 с ярусной частью 103 стойки, составляющей опорную стойку 102 ветротурбины 101, которая будет подробно описана ниже, причем неподвижный кольцевой вал 2 закреплен с ярусной частью 103 стойки; и полое основное тело дискообразного корпуса 11. Основное тело корпуса 11 включает верхний корпус 12, имеющий форму круглой пластины, включающей круговую часть 12а торцевой поверхности, снабженную в ее центральной области отверстием 12с для введения опорной стойки, и цилиндрическую часть 12b боковой поверхности, выполненную так, чтобы вертикально выступать от всей наружной окружности круговой части 12а торцевой поверхности, причем цилиндрическая часть 12b боковой поверхности направлена вниз, и включает нижний корпус 13, имеющий форму круглой пластины, включающей круговую часть 13а торцевой поверхности, снабженную в ее центральной области отверстием для введения опорной стойки 13с, и цилиндрическую часть 13b боковой поверхности, выполненную так, чтобы вертикально выступать от всей наружной окружности круговой части 13а торцевой поверхности, причем цилиндрическая часть 13b боковой поверхности направлена вверх, при этом цилиндрические части 12b, 13b боковой поверхности плотно соединены друг с другом так, чтобы образовать единую конструкцию, и при этом круговые части 12а, 13а торцевой поверхности расположены в параллельном отношении. Дискообразный соосный инверсионный генератор 1, кроме того, включает плоский дискообразный первый магнит потокосцепления 21, прикрепленный к внутренней поверхности верхнего корпуса 12 на ее окружности посредством, например, клея и т.п.; плоский дискообразный второй магнит потокосцепления 22, прикрепленный к внутренней поверхности нижнего корпуса 13 на ее окружности обращенным к первому магниту потокосцепления 21 посредством, например, клея и т.п.; и тело 31 обмотки, имеющее, в сущности, форму диска в целом. Тело 31 обмотки выполнено так, что часть 32 обмотки, выполненная намоткой токопроводящего провода по окружности, обращена к полю между первым магнитом потокосцепления 21 и вторым магнитом потокосцепления 22 в бесконтактном отношении в верхнем корпусе 12 и нижнем корпусе 13, и что его центральная область установлена с возможностью вращения посредством подшипника 33 обмотки на неподвижный кольцевой вал 2 без контакта с верхним корпусом 12 и нижним корпусом 13. Дискообразный соосный инверсионный генератор 1, кроме того, включает еще шесть способных вращаться инверсионных магнитов 41, радиально выступающих и разнесенных, например, на 60°, для каждого из которых опорный вал вращения 42, выполненный как круглый стержень, проходит от наружной окружности неподвижного кольцевого вала 2 в направлении, прямоугольном к осевому направлению неподвижного кольцевого вала 2; плоский дискообразный ведущий магнит 51, прикрепленный к внутренней поверхности нижнего корпуса 13 в положении, близком к наружной окружности неподвижного кольцевого вала 2, обращенный к инверсионным магнитам 41 в бесконтактном отношении посредством, например, клея и т.п.; дискообразный приводной магнит 61, прикрепленный к поверхности тела дискообразной обмотки 31 на его стороне, обращенной к инверсионным магнитам 41, в расположении, обращенном к инверсионным магнитам 41, в бесконтактном отношении и в расположении, обращенном к ведущему магниту 51, причем инверсионные магниты 41 введены между ними посредством, например, клея и т.п.; часть 71 для отвода выхода генерируемой электроэнергии, расположенную на теле 31 обмотки и неподвижном кольцевом валу 2; и силовой кабель 72 с одним его концом, соединенным с частью 71 для отвода выхода генерируемой электроэнергии и другим концом, проведенным через внутреннюю часть неподвижного кольцевого вала 2 снаружи дискообразного соосного инверсионного генератора 1 согласно этому варианту осуществления как таковому.
[0019] В качестве пути проведения силового кабеля 72, можно упомянуть пример, в котором отверстие для ввода силового кабеля 72 выполнено заранее в части толстой стенки неподвижного кольцевого вала 2.
[0020] Часть 71 отвода выхода генерируемой электроэнергии имеет расположение, в котором вывод 32а обмотки в части 32 обмотки обращен к части внутренней окружности тела 31 обмотки, и в котором, например, щетка (например, угольная щетка и т.п.) 73 расположена на части наружной окружности неподвижного кольцевого вала 2 в положении, соответствующем выводу 32а обмотки, и в котором конец силового кабеля 72 соединен со щеткой 73.
[0021] Согласно режимам применения, щетка 73 может быть заменена, например, щелочным средством с жидким металлом, таким как ртуть, или безыскровым щеточным средством и т.п., или бесщеточной конструкцией.
[0022] По отношению к расположению магнитных полюсов первого магнита потокосцепления 21 и второго магнита потокосцепления 22, обращенных друг к другу в бесконтактном отношении с введенной между ними частью 32 обмотки, например, расположению магнитных полюсов, в котором часть первого магнита потокосцепления 21, обращенная к стороне части 32 обмотки, и часть второго магнита потокосцепления 22, обращенная к стороне части 32 обмотки, имеют разные магнитные полюса, а именно один является N-полюсом, а другой является S-полюсом, поочередно продолжаясь через равные интервалы по всем окружностям первого и второго магнитов потокосцепления 21,22.
[0023] Соответственно, переменный магнитный поток, создаваемый первым и вторым магнитами потокосцепления 21, 22, взаимодействует с частью 32 обмотки так, что в части 32 обмотки появляется энергия переменного тока. Эта энергия переменного тока отбирается через вывод 32а обмотки.
[0024] Со ссылкой на Фиг.5, передача вращающего момента от ведущего магнита 51 к каждому инверсионному магниту 41 осуществляется путем вращения инверсионного магнита 41, когда поверхность ведущего магнита 51 на его стороне инверсионного магнита 41 и части инверсионного магнита 41, обращенной к ведущему магниту 51, имеют разные магнитные полюса, так что, когда ведущий магнит 51 вращается, притяжение действует на инверсионный магнит 41, приводя к его бесконтактной тяге ведущим магнитом 51.
[0025] Подобно этому, передача вращающего момента от инверсионного магнита 41 на ведомый магнит 61 осуществляется путем вращения ведомого магнита 61, соответственно, тела 31 обмотки также в направлении, противоположном направлению вращения ведущего магнита 51 (соосная инверсия), когда часть инверсионного магнита 41, обращенная к ведомому магниту 61, и поверхность ведомого магнита 61 на его стороне инверсионного магнита 41, имеют разные магнитные полюса, так что, когда инверсионный магнит 41 вращается, как показано на Фиг.5, притяжение действует на ведомый магнит 61, приводя к его бесконтактной тяге инверсионным магнитом 41.
[0026] В качестве варианта крепления инверсионного магнита 41 к неподвижному кольцевому валу 2 можно упомянуть вариант, включающий, со ссылкой на Фиг.2, вал 42 поддержки вращения в форме круглого стержня, выступающий из наружной окружности вала 42 поддержки вращения, в котором два кольцевых паза 43, 44 предусмотрены на его стороне неподвижного кольцевого вала 2 и на его стороне выступа на части наружной окружности, во-первых, установку Е-образного кольца 45 в круглую канавку 43, затем установку в последовательности шайбы 46, инверсионного магнита 41 и шайбы 47 на вал 42 поддержки вращения 42 и в конечном итоге установку Е-образного кольца 48 в кольцевой паз 44 с тем результатом, что инверсионный магнит 41 поддерживается с возможностью вращения валом 42 поддержки вращения.
[0027] Теперь будет описана опорная конструкция верхнего корпуса 12 и нижнего корпуса 13 на неподвижном кольцевом валу 2. Часть внутренней окружности верхнего корпуса 12 установлена с возможностью вращения посредством верхнего радиального подшипника 81 на верхнюю наружную окружность неподвижного кольцевого вала 2. Часть внутренней окружности нижнего корпуса 13 установлена с возможностью вращения посредством нижнего радиального подшипника 82 на нижнюю наружную окружность неподвижного кольцевого вала 2.
[0028] Соответственно, основное тело корпуса 11, состоящее из составной конструкции из верхнего корпуса 12 и нижнего корпуса 13, поддерживается по оси верхним радиальным подшипником 81 и нижним радиальным подшипником 82, чтобы иметь возможность вращения относительно неподвижного кольцевого вала 2.
[0029] Работа по генерации электроэнергии дискообразного соосного инверсионного генератора 1 согласно этому варианту осуществления ниже будет описана более подробно со ссылкой на Фиг.6.
[0030] В дискообразном соосном инверсионном генераторе 1 согласно этому варианту осуществления, когда основное тело корпуса 11, состоящее из составной конструкции верхнего корпуса 12 и нижнего корпуса 13, вращается источником приведения в движение, использующим, например, природную энергию, в направлении стрелки а (против часовой стрелки) на Фиг.6 относительно неподвижного кольцевого вала 2, дискообразный ведущий магнит 51, прикрепленный к нижнему корпусу 13 основного тела корпуса 11, вращается в направлении стрелки а вместе с основным телом корпуса 11.
[0031] В соответствии с вращением ведущего магнита 51 в направлении стрелки а, каждый из инверсионных магнитов 41 вращается относительно вала поддержки вращения 42 в направлении стрелки с на Фиг.6, испытывая тягу в бесконтактном отношении от ведущего магнита 51.
[0032] Когда каждый из инверсионных магнитов 41 вращается в направлении стрелки с на Фиг.6, притяжение от каждого из инверсионных магнитов 41 действует на ведомый магнит 61, так что инверсионные магниты 41 вращают ведомый магнит 61, соответственно и тело 31 обмотки, в направлении, противоположном направлению вращения ведущего магнита 51, а именно в направлении стрелки b (против часовой стрелки), передавая им тягу в бесконтактном отношении.
[0033] В результате этого, основное тело корпуса 11 вращается в направлении стрелки, тогда как тело 31 обмотки, расположенное в нем, вращается в направлении стрелки b, противоположном направлению стрелки а (соосная инверсия).
[0034] Когда соосная инверсия происходит между основным телом корпуса 11 и телом 31 обмотки, размещенном в нем, как сказано выше, при условии, что скорость V2 (скорость вращения), достигаемая, когда или магниты потокосцепления, или тело катушки вращается, тогда как то или другое остается неподвижным, равна "1", относительная скорость VI между первым и вторым магнитами потокосцепления 21, 22 в основном теле корпуса 11 и части 32 обмотки в теле 31 обмотки составляет в два раза больше, т.е. "2" (V1=2V2). Следовательно, выход генерируемой электроэнергии в 4 раза больше, чем выход генерируемой электроэнергии, получаемый, когда или магниты потокосцепления, или тело катушки вращается, тогда как то или другое остается неподвижным, может быть реализован в части 32 обмотки в теле 31 обмотки. А именно может быть реализован дискообразный соосный инверсионный генератор 1, обеспечивающий неожиданно большой выход генерируемой электроэнергии (т.е. высокую эффективность преобразования природной энергии в электрическую энергию).
[0035] Дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно этому варианту осуществления выполнен так, что не только передача вращающего момента от ведущего магнита 51 на инверсионные магниты 41, но и передача вращающего момента от инверсионных магнитов 41 на ведомый магнит 61 осуществляется в бесконтактном отношении путем использования магнитного притяжения. Соответственно, может развиваться неожиданный эффект, заключающийся в том, что по сравнению с использованием, например, зубчатых колес, являющихся механическими деталями, в качестве средства для соосной инверсии основного тела корпуса 11 и тела 31 обмотки, области механического контакта могут быть уменьшены, так что любые механические потери, такие как износ, могут быть снижены, и малошумная конструкция может быть реализована путем уменьшения областей механического контакта.
[0036] Более того, поскольку зубчатые колеса, являющиеся механическими деталями, не используются в качестве средства для соосной инверсии, не требуется смазывать часть этого средства маслом, что упрощает техническое обслуживание дискообразного соосного инверсионного генератора 1.
[0037] Теперь ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100, включающее дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно этому варианту осуществления, будет описано со ссылкой на Фиг.7-9.
[0038] Ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100 включает опорную стойку 102, имеющую в ее верхней части ярусную часть 103, которая имеет диаметр меньше диаметра другой, не верхней, части и имеет форму круглого стержня, причем опорная стойка 102 установлена вертикально в месте монтажа в разных областях, таких как городской район, пригород, гористая местность или морское побережье, и является пустотелой в части, которая не является упомянутой верхней частью; дискообразный соосный инверсионный генератор 1 расположен на части 104 ярусной части 103 стойки с зазором между ними; и, например, ветротурбина 101 типа Gyromill (с вертикальным валом/вертикальной лопастью) установлена на ярусную часть 103 стойки сверху.
[0039] Ветротурбина 101 включает цилиндрическое тело вала 111 ветротурбины, расположенное так, чтобы иметь возможность вращения относительно ярусной части 103 стойки; два комплекта, расположенные один над другим, из трех рычагов 112, выступающих в боковых направлениях радиально от цилиндрического тела вала 111 ветротурбины с определенным промежутком (промежутки 120° от цилиндрического тела вала ветротурбины); и три вертикально расположенные лопасти 113 определенной длины, каждая из которых имеет обтекаемое поперечное сечение или торцевую поверхность в направлении, прямоугольном к направлению длины, причем каждая из лопастей 113 поддерживается выступающими концами двух упомянутых комплектов, расположенных один над другим, рычагов 112.
Каждая из лопастей 113 в ее задней поверхности снабжена отверстием 113а для эффективного захвата энергии ветра с обратной стороны.
[0040] Цилиндрическое тело вала 111 ветротурбины установлено на наружную окружность ярусной части 103 стойки на дискообразный соосный инверсионный генератор 1 сверху. Цилиндрическое тело вала ветротурбины снабжено в его верхней части по внутренней окружности подшипниковой частью 121, установленной на верхний конец ярусной части 103 стойки, и, кроме того, снабжено в его нижней части соединительной частью 122 для круговой части торцевой поверхности 12а верхнего корпуса 12 основного тела корпуса 11, причем соединительная часть 122 установлена вокруг отверстия для введения опорной стойки 12 с в круговую часть торцевой поверхности 12а верхнего корпуса 12, так что ветротурбина 101 поддерживается с возможностью вращения вокруг ярусной части 103 стойки на базе опорной конструкции для вала, реализованной подшипниковой частью 121 и основного тела корпуса 11 дискообразного соосного инверсионного генератора 1.
[0041] Верхний конец цилиндрического тела вала 111 ветротурбины закрыт, например, покрывной частью 111а, чтобы создать конструкцию, способную предотвращать попадание дождевой воды и т.п. внутрь цилиндрического тела вала 111 ветротурбины.
Для увеличения размера, обеспечения прочности при сильном ветре и уменьшения массы лопастей 113, контурная часть каждой из лопастей 113 выполнена из материала, выбираемого из группы, состоящей из алюминиевого сплава, титанового сплава, углеродно-волокнистого материала, пластика, армированного волокном и т.п., и внутренний объем лопасти 113 усилен полиуретановой пеной, стирофомом и т.п., закачанными в него. При выполнении контурной части лопастей 113 используются приемы изгибной доводки поставщиком, литья в формы и т.п.
[0042] Более того, ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100 имеет такую конструкцию, что силовой кабель 72, проведенный от дискообразного соосного инверсионного генератора 1, пропущен через внутреннее пространство опорной стойки 102, выведен из него в соответствующих местах и соединен с контроллером, который не показан, и т.д.
[0043] Ниже будет описана работа по генерации электроэнергии ветроэнергетического генерирующего оборудования 100, включающего дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно этому варианту осуществления.
[0044] Ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100 передает вращающий момент ветротурбины 101, создаваемый силой ветра, являющейся природной энергией, через цилиндрическое тело вала 111 ветротурбины на основное тело корпуса 11. Как сказано выше, инверсионные магниты 41 вращаются в бесконтактном отношении магнитной силой ведущего магнита 51, вращающегося вместе с основным телом корпуса 11. В соответствии с вращением инверсионных магнитов 41, ведомый магнит 61 и тело 31 обмотки вращаются в бесконтактном отношении их магнитной силой в направлении, противоположном направлению вращения основного тела корпуса 11. Относительная скорость между первым и вторым магнитами потокосцепления 21, 22 основного тела корпуса 11 и частью 32 обмотки тела 31 обмотки больше, чем скорость вращения основного тела корпуса 11 как такового, например вдвое больше, при том результате, что выход генерируемой электроэнергии в 4 раза больше, чем выход генерируемой электроэнергии, получаемый когда или магниты потокосцепления, или тело катушки вращается, тогда как то или другое остается неподвижным, может быть реализован в части 32 обмотки тела 31 обмотки. Выход генерируемой электроэнергии может передаваться через часть 71 отвода выхода генерируемой электроэнергии и силовой кабель 72 на контроллер, который не показан.
[0045] Следовательно, может быть реализовано ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100, обеспечивающее неожиданно большой выход генерируемой электроэнергии (т.е. высокую эффективность преобразования энергии ветра в электрическую энергию), таким образом обеспечивая высокую практическую ценность.
[0046] Ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100 имеет такую конструкцию, что ветротурбина 101 поддерживается с возможностью вращения вокруг ярусной части 103 стойки на опорной конструкции вала, реализованной подшипниковой частью 121 и основным телом корпуса 11 дискообразного соосного инверсионного генератора 1.
[0047] Поэтому лопасти могут стабильно вращаться в течение длительного периода времени по сравнению с традиционной конструкцией поддержки вала ветротурбины, в которой используется консольная конструкция поддержки вала, в которой в части рычага на верхней стороне ветротурбины не используется подшипник, чтобы этим вызывать большую моментную нагрузку лопастями, чтобы действовать на нижнюю часть поддержки вала ветротурбины. В результате этого может быть реализовано ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100, включающее ветротурбину 101 большой надежности.
[0048] Более того, ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100, включающее дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно этому варианту осуществления, имеет преимущества, заключающиеся в снижении механических потерь, реализации малошумной конструкции и упрощении технического обслуживания за счет дискообразного соосного инверсионного генератора 1.
[0049] В ветроэнергетическом генерирующем оборудовании 100 в качестве лопастей 113 ветротурбины 101 была описана конструкция из трех лопастей. Лопасти не ограничены этой конструкцией, и можно использовать 101 с конструкцией из 2, 4, 6… или больше лопастей.
[0050] Передаточное отношение магнитов между ведущим магнитом 51, инверсионными магнитами 41 и ведомым магнитом 61 в дискообразном соосном инверсионном генераторе 1 установлено на 1:2 в вышеприведенном описании. Однако передаточное отношение магнитов этим не ограничено и может быть изменено, например, на 1:n (n - положительное число, например, от 1:1.1 до 1:20 и т.д., кроме того, n является положительным числом в теоретически возможном диапазоне) путем изменения матрицы и количества магнитов, так что выход генерируемой электроэнергии, равный квадрату значения, соответствующего передаточному отношению магнитов, происходит в части 32 обмотки тела 31 обмотки. Выход генерируемой электроэнергии может передаваться через силовой кабель 72 на внешнюю нагрузку.
Кроме того, при использовании дискообразного соосного инверсионного генератора 1 с вышеописанной конструкцией ветроэнергетическое генерирующее оборудование 100 может быть конфигурировано так, чтобы получить выход генерируемой электроэнергии, равный квадрату передаточного отношения магнитов.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0051] Дискообразный соосный инверсионный генератор 1 согласно настоящему изобретению может найти применение не только в вышеуказанном ветроэнергетическом генерирующем оборудовании, но и в генерирующем оборудовании с гидравлической турбиной и т.п., причем может быть получен большой выход генерируемой электроэнергии путем использования вращающего момента водяной турбины, вращаемой гидравлической энергией, являющейся природной энергией. Кроме того, дискообразный соосный инверсионный генератор может найти применение в динамо-машине для велосипеда, мотоцикла или автомобиля, гидрогенераторе, паротурбогенераторе, пропеллерном генераторе и других генераторах, способных преобразовывать вращательную энергию в электрическую энергию.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
[0052] 1: Дискообразный соосный инверсионный генератор
2: Неподвижный кольцевой вал
3: Сквозное отверстие
11: Основное тело корпуса
12: Верхний корпус
12а: Круговая часть торцевой поверхности
12b: Цилиндрическая часть боковой поверхности
12с: Отверстие для введения опорной стойки
13: Нижний корпус
13а: Круговая часть торцевой поверхности
13b: Цилиндрическая часть боковой поверхности
13с: Отверстие для введения опорной стойки
21: Первый магнит потокосцепления
22: Второй магнит потокосцепления
31: Тело обмотки
32: Часть обмотки
32а: Вывод обмотки
33: Подшипник обмотки
41: Инверсионный магнит
42: Вал поддержки вращения
43: Кольцевой паз
44: Кольцевой паз
45: Е-образное кольцо
46: Шайба
47: Шайба
48: Е-образное кольцо
51: Ведущий магнит
61: Ведомый магнит
71: Часть для отбора выхода генерируемой электроэнергии
72: Силовой кабель
73: Щетка
81: Верхний радиальный подшипник
82: Нижний радиальный подшипник
100: Ветроэнергетическое генерирующее оборудование
101: Ветротурбина
102: Опорная стойка
103: Ярусная часть стойки
104: Часть ярусной части
111: Тело цилиндрического вала ветротурбины
111а: Покрывная часть
112: Рычаг
113: Лопасть
113а: Отверстие
121: Подшипник
122: Соединение