Статор сегментного генератора
SEGMENT GENERATOR STATOR

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.
Известен статор ветроэлектроагрегата по патенту РФ №2379549, опубл., 20.01.2010, бюл. №2, заявка 2008128761/06, 14.07.2008, содержащий источник магнитного поля, магнитопроводы, катушки и крепежные элементы. Кроме того, статор снабжен прикрепленным кронштейном к подшипниковому узлу ветроколеса средним модулем с крепежным основанием и боковым модулем, закрепленным на подвижном основании, шарнирно прикрепленном к крепежному основанию модуля, а также термокомпенсирующим стержнем. Термокомпенсирующий стержень закреплен одним концом в подшипниковом узле ветроколеса, а другим в крайнем шарнире подвижного основания. 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 по патенту РФ №2383780, опубл. 10.03.2010, бюл. №7, заявка 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 сегментного генератора по патенту РФ №2571996, опубл. 27.12.2015, бюл. №36, заявка 2013150777/06 от 14.11.2013. Статор содержит электромеханические модули, включающие в себя катушки, сердечники, закрепленные винтами. Модули установлены на дугообразном основании, при этом один конец основания установлен в подшипниковом узле. Статор контактирует в магнитном отношении с постоянными магнитами П-образной формы, которые закреплены на основании, которое в свою очередь укреплено на лопастях ветроколеса, другой конец основания статора прикреплен к выходному звену микропривода, который закреплен в подшипнике. Подшипниковый узел и микропривод установлены на общем кронштейне, который установлен на подвижном основании, соединенном с головкой ветроколеса.
Недостатком статора является то, что он обладает узким диапазоном регулирования, не позволяет осуществлять подключение (в дискретном режиме) каждой из катушек поодиночке, что усложняет алгоритм регулирования.
Изобретение направлено на осуществление регулирования магнитного поля постоянных магнитов в широком диапазоне, в том числе в дискретном режиме.
Это достигается тем, что статор сегментного генератора, содержащий, основание, электромеханические модули, состоящие из катушек, сердечников и микроприводов, согласно изобретению выполнен таким образом, что катушки электромеханических модулей установлены неподвижно на основании, а микроприводы соединены с подвижными сердечниками электромеханических модулей.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где схематично изображен статор (вид спереди), причем для одного из этих модулей приведена кинематическая схема.
На оголовке 1 башни ветроэлектроагретага, а точнее на поворотном узле 2, установлено основание 3 общее с основанием подшипникового узла ротора (этот узел не показан, чтобы не загромождать чертеж). На этом основании неподвижно укреплена дуга 4, на которой закреплены модули 5. Каждый модуль содержит катушку 6, установленную неподвижно на дуге, а, следовательно, и на основании. Микропривод включает в себя электродвигатель 7, на его валу закреплена гайка 8, входящая в зацепление с ходовым винтом 9, который соединен с сердечником 10, входящим в катушку. С ним может быть соединен шток 11 датчика положения 12, который, также как и двигатель 7 через токосъемный узел 13 присоединен к системе управления 14, в состав которой входит датчик скорости ветра. Со статором контактирует в магнитном отношении ротор, состоящий из лопастей-спиц 15, соединенных ободом 16, на котором установлены постоянные магниты 17 и наконечники 18 с помощью немагнитных болтов 19, пропущенных через отверстия в магнитах.
Работа устройства: при воздействии набегающего потока воздуха на лопасти 15, ветроколесо приходит во вращение. Магнитные силовые линии постоянных магнитов 17 пересекают витки катушек 6 с сердечниками 10 электромеханических модулей, установленных на дуге 4 основания 3. В катушках 6 наводится напряжение, передаваемое потребителю.
При ослаблении, или даже прекращении ветрового порыва, сигнал с систем управления 14 поступает на электродвигатель 7 (или на несколько электродвигателей), гайка 8 вращается, что приводит к поступательному перемещению винта 9, а, следовательно, и сердечника 10, в частности, к выводу сердечника из катушки на некоторое расстояние, контролируемое системой управления по показаниям датчика 12. В результате магнитное поле ослабляется, радиальное усилие снижается, что приводит к уменьшению момента на валу ротора. При увеличении скорости ветра процесс проходит в обратной последовательности.
Технико-экономическим преимуществом данного статора является то, что становится возможным осуществлять регулирование магнитного потока постоянных магнитов и реализовать в одном устройстве как регулировочные функции, так и высокую надежность систем возбуждения с постоянными магнитами. Кроме того, воздействием на отдельные модули можно осуществлять оптимальное управление выработкой электроэнергии в широком диапазоне изменения скорости ветра.