Статор сегментного генератора
SEGMENTAL GENERATOR STATOR

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.
Известен статор ветроэлектроагрегата [Пат. РФ №2379549, опубл. 20.01.2010, бюл. №2, з-ка 2008128761/06, 14.07.2008], содержащий источник магнитного поля, магнитопроводы, катушки и крепежные элементы. Кроме того, статор снабжен прикрепленными кронштейном к подшипниковому узлу ветроколеса средним модулем с крепежным основанием и боковым модулем, закрепленным на подвижном основании, шарнирно прикрепленным к крепежному основанию среднего модуля, а также термокомпенсирующим стержнем. Термокомпенсирующий стержень закреплен одним концом в подшипниковом узле ветроколеса, а другим в крайнем шарнире подвижного основания бокового модуля. Изобретение направлено на устранение влияния температуры на величину воздушного зазора, образуемого между статором и роторными элементами ветроколеса, что обеспечивает высокую адаптационную способность к удлинению лопастей.
Также известен статор ветроэлектроагрегата [Пат. РФ №2383780, опубл. 10.03.2010, бюл. №7, з-ка 2008128747/06, 14.07.2008], который снабжен установленными на лопастях роторными элементами и содержит источник магнитного поля, магнитопроводы, катушку и крепежные элементы. Кроме того, он снабжен подвижным основанием с ползуном, взаимодействующим с поступательными направляющими, и термокомпенсирующим стержнем, шарнирно закрепленным одним концом в основании подшипникового узла ветроколеса, а другим - в ползуне основания. Преимуществом данного статора является его высокая адаптационная способность к удлинению лопастей и компенсации изменения величины воздушного зазора путем устранения влияния температуры на его величину. Совокупность магнитопроводов, катушек и крепежных элементов является модулем статора, модулей может быть несколько.
Недостатком данного статора является то, что он лишь адаптируется к изменению температуры окружающей среды, но не позволяет осуществлять в широком диапазоне регулирование магнитного поля постоянных магнитов.
Наиболее близким по технической сущности является статор по пат. РФ №2571996, опубл. 27.12.2015, бюл. №36, з-ка 2013150777/06 от 14.11.2013 г.
Статор содержит электромеханические модули, установленные на подвижном дугообразном основании.
Его недостатком является высокая виброактивность, которая в принципе, устраняется увеличением воздушного зазора, но при этом уменьшается энергоотдача.
Наиболее близким по технической сущности является статор сегментного генератора по патенту РФ №2770324, опубл. 15.04.2022, бюл. №11, з-ка 2021118775 от 28.06.2021. В данном статоре катушки установлены неподвижно на основании, а микроприводы соединены с подвижными сердечниками электромеханических модулей. Также статор содержит крепежные элементы, подшипниковый узел, общий кронштейн.
Недостатком данного статора является сложность крепления катушек без магнитопровода, который обладает пониженной виброактивностью, поскольку дуги, на которых установлены сердечники, жестко связаны с приводом, имеющим самотормозящиеся передачи, и с основанием. Между тем необходимость применения таких катушек (модулей) вызвана тем, что при их применении резко уменьшается виброактивность генераторной установки, а некоторое уменьшение напряжения компенсируется высокой линейной скоростью конца лопасти генератора.
Изобретение направлено на уменьшение виброактивности статора, и осуществление эффективного крепления катушек статора без магнитопровода.
Это достигается тем, что статор сегментного генератора, содержащий электромеханические модули, крепежные элементы и основания, согласно изобретению электромеханические модули установлены на дугообразном основании, один конец которого установлен в подшипниковом узле, а другой прикреплен к выходному звену микропривода, закрепленного в подшипнике, причем подшипниковый узел и микропривод установлены на общем кронштейне таким образом, что при увеличении скорости вращения ветроколеса при постоянной нагрузке микропривод втягивает в себя выходное звено и перемещает статор от постоянных магнитов для ослабления поля, электромеханические модули установлены между первым и вторым упорами основания статора, причем крепежные элементы выполнены в виде подпружиненной системы балансиров, установленной между первым упором и электромеханическими модулями, соприкасающимися со вторым упором.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 - статор с ветроколесом - ротором, вид спереди, на фиг. 2 - катушка статора в разрезе, на фиг. 3 - вид спереди в комплексе с ветроколесом.
Статор сегментного генератора содержит общее основание 1, первый упор 2, выполненный в виде пластины, второй упор 3, электромеханические модули (катушки) 4, выводы 5, прокладки 6, шарнир 7, выполненный, например, в виде роликов или шариков, балансир парный 8 с шарнирами 9, основной балансир 10, пружину 11. Таким образом между упорами 2 и 3, размещены электромеханические модули с подпружиненной системой балансиров. Электромеханические модули (катушки) 4 установлены на дугообразном основании статора 12, при этом левый конец основания установлен в подшипниковом узле 13. Статор контактирует в магнитном отношении с постоянными магнитами 14 П-образной формы, которые закреплены на основании 15 ротора, которое, в свою очередь, укреплено на лопастях 16 ветроколеса. Правый конец статора прикреплен к выходному звену 17 микропривода 18, который закреплен в подшипнике.
Подшипниковый узел 13 и микроприводы 18 установлены на общем кронштейне 19, который размещен на подвижном поворотном основании статора 12, соединенном с головкой ветроколеса (на чертеже не показано).
Работа устройства. При воздействии набегающего потока воздуха на лопасти 16, ветроколесо приходит во вращение. Магнитные силовые линии постоянных магнитов 14 пересекают рядом расположенные электромеханические модули (катушки) 4, установленные на основании 12 статора. В катушках наводится ЭДС, передаваемая потребителю. Исходное положение показано на чертеже пунктиром. Пусть теперь, например, скорость вращения ветроколеса 16 увеличивается, а нагрузка осталась прежней, для компенсации этого возмущения необходимо ослабить поле, то есть микропривод должен втянуть в себя выходное звено 17 и переместить статор в положение, показанное на чертеже сплошными линиями. Для утверждения статора в данном положении микропривод должен быть снабжен самотормозящимся редуктором, например, червячным. Таким образом, для ослабления магнитного поля необходимо переместить дугообразное основание, содержащее электромеханические модули, от постоянных магнитов 14, закрепленных на основании 15 ротора, прикрепленных на лопастях 16 ветроколеса, что следует исходя из фигуры 3, описанного принципа работы и свойств магнитного поля. Техникоэкономическим преимуществом данного статора является пониженная виброактивность, вызванная демпфирующим действием пружины.