Ветроколесо ветроэлектрогенератора
WINDMILL OF WIND ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.
Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко A.M. - заявка №2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышения надежности, обеспечения буревой защиты при относительном удешевлении и обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.
Недостатком данного ветроколеса является невозможность использования тканевых оболочек парусного типа.
Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо ветроэлектрогенератора, пат. РФ №2684219, опубл. 05.04.2019, бюл. №10 / Литвиненко A.M., Новиков А.Е. - заявка №2018108520 от 07.03.2018. Данное устройство содержит ступицу, активные элементы, лонжероны и лопасти, выполненные в виде профилей. При этом ступица выполнена в виде пластин, расположенных в параллельных плоскостях.
Его недостатком является затруднение в обеспечении крепления активных элементов, а так же трудности реализации замыкания магнитного потока при наличии немагнитной ступицы, кроме того данная конструкция обладает малой жесткостью.
Изобретение направлено на повышение жесткости конструкции ветроколеса.
Это достигается тем что, в ветроколесе ветроэлектрогенератора содержащем ступицу, ферромагнитные тела, лонжерон и лопасти, выполненные в виде профилей, согласно изобретению, ферромагнитные тела выполнены в виде уголков, одни стороны которых размещены между профилями, а другие - ориентированы по зоне расположения статорных элементов и имеют длины, которые равны ширине этой зоны.
Сущность технического предложения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан поперечный разрез лопасти ветроколеса - ротора, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - вид спереди.
Ветроколесо входит в состав ветроэлектрогенератора, основу которого составляет головка с подшипниковым узлом. В состав головки входит: стержень-основание, входящий с зазором в трубостойку, являющуюся мачтой, в верхней части стержня основания прикреплены два опорных уголка, служащих основанием для корпуса подшипникового узла. Ступицей ветроколеса ротора является пластина 1, с центральным отверстием. Данная пластина закреплена на валу с помощью гайки.
Активные элементы - ферромагнитные тела, замыкающие через воздушный зазор 2 магнитную цепь статорного элемента 3 с рабочей катушкой и источником возбуждения, выполнены в виде уголков, одни стороны 4 которых размещены между профилями - верхним 5 и нижним 6. Другие стороны 7 уголков ориентированы по зоне 8 расположения статорных элементов и имеют длины, соответствующие ширине этой зоны.
Ветроколесо ветроэлектрогенератора имеет трубчатый лонжерон 9, расположенный на передней кромке лопасти, и крепящийся к профилям крепежными элементами 10. Крепежные элементы 11 одновременно скрепляют и профили 5 и 6 и стороны 4 уголков. В классическом синхронном варианте между сторонами 4 может быть установлен источник возбуждения 12, например, постоянный магнит. В этом случае крепежный элемент 11 выполняется немагнитным. Крепление лопасти к пластине 1 осуществляется элементами 13.
Ветроколесо ветроэлектрогенератора работает следующим образом. Набегающий поток воздуха воздействует на лопасти, профили 5 и 6 которые приходят во вращение. Вращение осуществляется с помощью вала, который входит в состав подшипникового узла, основой которого в свою очередь является стержень основания, поворачивающаяся в мачте-трубостойке. При этом стороны 7 уголков коммутируют магнитные потоки статорного элемента 3, что вызывает э.д.с. в рабочих катушках.
Технико-экономическим преимуществом данного устройства является повышенная жесткость, вызванная наличием как лонжерона 9, так и уголков - активных элементов, дополнительно скрепляющих торцевые кромки лопастей.