Ветрогенератор со встречновращающимися ветроколесами

(51) 03 7/00 (2006.01) 03 1/06 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ вращающихся ветроколеса, одно из ветроколес крепится к ротору, а второе - к статору генератора,вал ротора находится внутри полого внешнего вала статора имеющего токосъемные кольца, причем внешний вал прикреплен к телу гондолы через подшипниковые опоры. Удвоение результирующей скорости позволяет сократить парусность ветроколес, уменьшить длину лопасти, а это позволит сократить массогабаритные показатели, во-первых, во-вторых,увеличит надежность. Кроме этого, ветрогенератор будет выходить на паспортную мощность генерации при более низких скоростях ветра (известно, что увеличение скорости ветра в два раза приводит к 8 10 кратному увеличению его удельной мощности). Ветрогенератор не требует синхронизации скоростей ротора и отличается предельной простотой как в изготовлении, так и в обслуживании. Изобретение может быть использовано в качестве привода в экологически чистых альтернативных источниках энергии.(72) Шапкенов Бауыржан Кайдарович Кайдар Аргын Бауыржанулы(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ВЕТРОГЕНЕРАТОР СО ВСТРЕЧНОВРАЩАЮЩИМИСЯ ВЕТРОКОЛЕСАМИ(57) Изобретение относится к ветротехнике, связано с использованием кинетической энергии ветра, как альтернативного источника энергии, и может быть использовано в ветрогенераторах различного назначения и мощности с осью вращения ротора,совпадающей с направлением ветра. Ветрогенератор с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержит два встречно Изобретение относится к ветротехнике, связано с использованием кинетической энергии ветра, как альтернативного источника энергии, и может быть использовано в ветрогенераторах различного назначения и мощности с осью вращения ротора,совпадающей с направлением ветра. Основной проблемой ветроустановок является невозможность их применения при низких скоростях ветра, поиск зон с высоким ветровым потенциалом,увеличение парусности,и следовательно, снижения надежности, применение концентраторов воздушного потока и т.д. Техническим результатом является более эффективное использование энергии ветра,возможность выработки механической энергии для низко- и высокооборотных электрогенераторов в широком диапазоне скоростей и, что особенно важно, при низких скоростях ветра, и надежность работы конструкции ветроколеса. Ветрогенератор содержит два встречно вращающихся ветроколеса 1 и 2, одно из которых крепится к ротору 3, а второе - к статору 4 генератора, причем вал ротора 5 находится внутри полого вала статора 6. На внешнем валу располагают токосъемные кольца 7. Внешний вал крепится к телу гондолы через подшипниковые опоры. Тело гондолы выполняется поворотным,ориентирующимся по ветру с помощью хвостового оперения, лопасти имеют форму воздушного винта. Изобретение относится к ветротехнике, связано с использованием кинетической энергии ветра, как альтернативного источника энергии и может быть использовано в ветрогенераторах различного назначения и мощности с осью вращения ротора,совпадающей с направлением ветра. Известна планетарная трансмиссия к генератору электрического тока ветроэлектростанции,включающей основание, генератор электрического тока и ветродвигатель, состоящий из двух ветроколес с общей осью, первое из которых жестко связано с установленным на основании опорным валом, а второе установлено на опорном валу свободно с возможностью встречного вращения,содержащая переходные элементы, представляющие собой группу одинаковых планетарных механизмов,при этом опорный вал первого ветроколеса имеет водило с радиальной кулисой для совмещения со штифтом боковой поверхности первого трехуглового ротора,снабженного соосным кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному колесу,свободно размещенному на опорном валу, при соотношении их радиусов соответственно как 32, с эксцентриситетом, равным половине радиуса солнечного колеса, причем приводной штифт следующего трехуглового ротора связан с кулисой водила, закрепленного на исходном солнечном колесе, последнее солнечное колесо связано с генератором, а блок эпициклов (корон), внутренние контуры которых выполнены в виде эпитрохоид,очерченных вершинами трехугловых роторов,жестко соединен со вторым ветроколесом (Патент РФ 2404871 В 21 В 31/26. Опубл. 27.11.2010). 2 Недостатками данного ветроколеса является отсутствие синхронности вращения ветроколес на входе и единодетальный блок эпициклов, из-за чего величина крутящего момента на выходе нестабильна. Так, при переходе от первого эпитрохоидного механизма ко второму частота вращения второго ротора, а, следовательно, и солнечного колеса на выходе увеличиваются, но при этом частота вращения блока эпициклов остается прежней,т.е. происходит сдерживание результирующей частоты вращения. Сложность устройства, наличием эпитрохоидных механизмов,каскадное включение вызывает потери мощности на переходах. Кроме этого, стоимость изготовления прецизионных элементов устройства и стоимость материалов может превысить стоимость самого генератора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ветроколесо с осью вращения,совпадающей Патент РФ 2404871 В 21 В 31/26. Опубл. 27.11.2010 с направлением ветра, известное как планетарный привод генератора электрического тока ветроэлектростанции (Патент РФ 2518783,03 7/00. Опубл. 10.06.2014), включающий основание, опору, ветродвигатель, состоящий из двух ветроколес - внешнего и внутреннего, с общей осью и возможностью встречного вращения,опорный вал и планетарную передачу,отличающийся тем, что корона передачи связана с внутренним ветроколесом,свободно расположенным на опорном валу внешнего, а внешнее ветроколесо посредством опорного вала жестко соединено с водилом, на котором размещены сателлиты для связи короны с солнечной шестерней на выходе, при этом в створе между ветроколесами имеется синхронизатор, свободно размещенный своей серединой на опорном валу и представляющий собой две диаметрально расположенные кулисы, каждая из которых содержит конический сателлит для одновременной связи с зубчатыми венцами обоих ветроколес,зафиксированный от возможного поворота тросовыми растяжками. Недостатками является наличие сложного и дорогого шестеренчатого преобразования,необходимость синхронизации элементов механизма,необходимость специального оборудования для изготовления планетарного механизма, потери на зубчатых передачах и снижение КПД, необходимость профилактического обслуживания механической передачи, зависимость от климатических факторов - зимняя или летняя смазка и т.д. В связи с этим поставлена задача, разработать ветроколесо с повышенным коэффициентом использования кинетической энергии ветра в широком диапазоне скоростей ветра. Техническим результатом является более эффективное использование энергии ветра,возможность выработки механической энергии при низких, средних и высоких скоростях ветра и надежность работы конструкции ветроколеса. Это достигается за счет того, что в известном ветрогенераторе, с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержится два встречно вращающихся ветроколеса, одно из которых крепится к ротору, а второе - к статору генератора,причем вал ротора находится внутри полого вала статора. На внешнем валу располагают токосъемные кольца. Внешний вал крепится к телу гондолы через подшипниковые опоры. Тело гондолы выполняется поворотным, ориентирующимся по ветру с помощью хвостового оперения, лопасти имеют форму воздушного винта. Ветрогенератор имеет лучшее соотношение мощности и массы при меньшей стоимости единицы установленной мощности. Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена конструкция ветрогенератора. Ветрогенератор содержит два встречно вращающихся ветроколеса 1 и 2, одно из которых крепится к ротору 3, а второе - к статору 4 генератора, причем вал ротора 5 находится внутри полого вала статора 6. На внешнем валу располагают токосъемные кольца 7. Внешний вал крепится к телу гондолы через подшипниковые опоры. Тело гондолы выполняется поворотным,ориентирующимся по ветру с помощью хвостового оперения, лопасти имеют форму воздушного винта. Ветрогенератор работает следующим образом. Ветровой поток поступает на ветроколеса 1 и 2. Если конструктивно ветроколеса выполнены идентично, то угловые скорости ветроколес равны и направлены встречно 1-2,(1) а результирующая или относительная угловая скорость определяется, как з 2122.(2) Если угол атаки лопастей ветроколеса 1 и 2 отличаются, или различаются какие-то другие параметры длина лопасти, парусность, форма передней и задней кромки и т.д., то угловые скорости ветроколес направлены встречно, но не равны и 1- 2, а результирующая или относительная угловая скорость определяется, как з 12.(3) Ветроколесо 1 вращает ротор 3 ветрогенератора против часовой стрелки, а ветроколесо 2 - статор 4 генератора по часовой стрелке. Вал ротора 5 находится внутри полого вала статора 6. На внешнем валу располагают токосъемные кольца 7, с которых генерируемая электроэнергия направляется к потребителю или для накопления через выпрямитель к аккумуляторам. Внешний вал крепится к телу гондолы через подшипниковые опоры 8. Тело гондолы выполняется поворотным,ориентирующимся по ветру с помощью хвостового оперения, лопасти имеют форму воздушного винта. Удвоение результирующей скорости позволяет сократить парусность ветроколес, уменьшить длину лопасти, а это позволит сократить массогабаритные показатели, во-первых, во-вторых,увеличит надежность. Кроме этого, ветрогенератор будет выходить на паспортную мощность генерации при более низких скоростях ветра (известно, что увеличение скорости ветра в два раза приводит к 810 кратному увеличению его удельной мощности). Ветрогенератор не требует синхронизации скоростей ротора и отличается предельной простотой как в изготовлении, так и в обслуживании. Изобретение может быть использовано в качестве привода в экологически чистых альтернативных источниках энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ветрогенератор с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержащий два встречно вращающихся ветроколеса, отличающийся тем,что одно из ветроколес крепится к ротору, а второе к статору генератора, вал ротора находится внутри полого внешнего вала статора имеющего токосъемные кольца, причем внешний вал прикреплен к телу гондолы через подшипниковые опоры.