Ветроэлектрогенератор
WIND ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии и, в частности, может быть использовано в качестве ветровых электростанций.
Известна ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую, содержащую два паруса, совершающих колебательные движения относительно друг друга и попеременно изменяющих свое сопротивление ветру, при этом она выполнена в виде вертикальных мачт с установленными на их верхних концах парусами и шарнирно закрепленными на основании нижними концами, снабженными устройством для преобразования энергии, причем верхние концы мачт имеют возможность качаться относительно друг друга в противофазе (см. патент RU №2131537 МПК F03D 9/00).
Существенными недостатками данной конструкции ветроустановки являются сложность конструкции, низкая надежность, дороговизна.
Известен ветрогенератор, содержащий корпус, при этом корпус выполнен сетчатым в виде флюгера, вдоль продольной оси передней цилиндрической части которого горизонтально расположен плоский магнит, на переднем конце которого установлена ветровая ловушка, выполненная в виде боковой поверхности полого усеченного конуса, задняя сторона магнита опирается на диск, за которым установлена пружина, прижимающаяся к задней стороне корпуса, на внутренней стороне цилиндрического корпуса размещена катушка, магнит опирается на опоры с колесами на конце, входящими в прикрепленные к внутренней поверхности цилиндрической части корпуса желобы (см. патент RU №2612484 МПК F03D 5/06).
Основными недостатками данной конструкции ветрогенератора являются большие габариты, сложность, дороговизна, необходимость постоянного ориентирования ветрогенератора в сторону ветра, зависит от амплитуды порывов ветра.
Была поставлена задача на уменьшение размеров ветрогенератора, упрощение конструкции, повышение надежности, повышение коэффициента полезного действия, устранение необходимости в ориентирование на ветер, снижение себестоимости, возможность установки на любой незначительной поверхности, где есть ветер.
Указанная задача решается тем, что в ветроэлектрогенераторе, выполненном с возможностью установки на платформу и содержащий стержень, выполненный с возможностью совершать колебательные движения под воздействием ветра, катушку и магнит, стержень выполнен из одного или более сегментов, а катушка или магнит связаны через гибкий элемент со стержнем.
Выполнение стержня из одного и более сегментов, и связывание катушки или магнита со стержнем через гибкий элемент, позволяет уменьшить размеры ветроэлектрогенератора, упростить конструкцию, повысить надежность, повысить коэффициент полезного действия, устранить необходимость в ориентировании на ветер, снизить себестоимость, обеспечить возможность установки на любой незначительной поверхности, где есть ветер.
На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез ветроэлектрогенератора, в изогнутом состоянии стержня, под действием ветра, составленный из отдельных сегментов, связанными, через гибкий элемент с одним магнитом;
На фиг. 2 схематично изображен продольный разрез ветроэлектрогенератора, в изогнутом состоянии стержня, под действием ветра, составленный из отдельных сегментов, связанными, через гибкий элемент с катушкой;
На фиг. 3 схематично изображен продольный разрез ветроэлектрогенератора, в изогнутом состоянии стержня, под действием ветра, составленный из отдельных сегментов, связанными, через гибкий элемент, с двумя магнитами;
На фиг. 4 схематично изображен продольный разрез ветроэлектрогенератора, в изогнутом состоянии стержня, под действием ветра, составленного из отдельных сегментов, диаметры которых постепенно увеличиваются с вершины стержня к его основанию;
На фиг. 5 схематично изображен вид А на фиг. 1 на платформу с установленными на ней множеством ветроэлектрогенераторов, в выправленном состоянии сегментов стержней, в момент отсутствия ветра;
На фиг. 6 схематично изображен поперечный разрез варианта ветроэлектрогенератора со стержнем, выполненным из одного цельного сегмента, в момент отсутствия ветра;
На фиг. 7 схематично изображен продольный разрез варианта ветроэлектрогенератора со стержнем, выполненным из одного цельного сегмента, в наклоненном состоянии стержня под действием ветра;
На фиг. 8 схематично изображен ветроэлектрогенератор вид Б на фиг. 6 в момент отсутствия ветра.
Ветроэлектрогенератор содержит магнит 1, находящийся внутри корпуса 2 и катушки 3, или катушку 3, находящуюся внутри корпуса 2 и магнита 1. Магнит 1, корпус 2, катушка 3 установлены на платформе 4. Магнит 1 или катушка 3 соединены со стержнем 5 через гибкий элемент 6. Стержень 5 может быть выполнен из одного и более сегментов 7. Сегменты 7 могут быть составлены в стержне 5 таким образом, что диаметры сегментов 7 постепенно увеличиваются с вершины стержня к его основанию, что расширяет диапазон скорости ветра, при котором ветроэлектрогенератор вырабатывает электроэнергию. Наружные формы и конфигурации сегментов 7 могут быть различными.
Магнит 1, корпус 2, катушка 3 могут быть между собой установлены по разному. Например, магнит 1 и катушку 3, можно установить внутри корпуса 2, причем, магнит 1 может быть установлен внутри катушки 3, или наоборот, катушка 3 может быть установлена внутри магнита 1 (варианты условно не показаны).
Возможно изготовление ветроэлектрогенератора без корпуса 2, установив магнит 1 и катушку 3 непосредственно на платформе 4.
Платформа 4 может быть изготовлена из гибкого материала.
Возможно нанесение на магнит 1, корпус 2, катушку 3 слоя из антифрикционного материала с низким коэффициентом трения.
При необходимости возможна установка дополнительного магнита 1 или нескольких магнитов 1, или магнита 1 и магнетического элемента 8, например, из железа, в различном сочетании их расположения между собой и их возможных форм, например, в форме кольца.
Возможно, дополнительно к магниту 1, установить пружину для постоянного натяжения гибкого элемента 6 (вариант условно не показан).
Для исключения проникновения грязи и воды внутрь корпуса 2, возможна установка защитного чехла 9.
Ветроэлектрогенератор работает следующим образом.
В безветрие стержень 5 находится в вертикальном положении, из-за натяжения гибкого элемента 6, под действием взаимно притягивающихся магнита 1 и катушки 3 или магнита 1, притягивающегося к магнетическому элементу 8, находящемуся в катушке 3 или рядом с катушкой 3. Когда возникает ветер, стержень 5, под воздействием ветра, совершает колебательные движения, изгибаясь в разные стороны, в зависимости от направления ветра. Взаимно притягивающиеся магнит 1 и катушка 3, или взаимно притягивающиеся магнит 1 и магнетический элемент 8, будут стремиться, постоянно, возвращать стержень 5 в исходное выпрямленное состояние, через гибкий элемент 6. Возвратно поступательные движения магнита 1 и катушки 3, относительно друг друга, будут возбуждать электрический ток в катушке 3, откуда ток будет передаваться далее, для преобразования и передачи потребителю.
Возможна установка множества данных ветроэлектрогенераторов на жесткой или гибкой платформе 4, что позволит устанавливать платформу 4 с ветроэлектрогенераторами на любой свободной поверхности, например, на стенах, крышах зданий, домов и сооружений.
Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в упрощении конструкции, повышении надежности, повышении коэффициента полезного действия, устранении необходимости в ориентирование на ветер, снижении себестоимости, возможности установки на любой незначительной поверхности, где есть ветер, подтверждена приведенными чертежами и описанием ветроэлектрогенератора.