Двухроторный соленоидный ветрогенератор
Владельцы патента RU 2429375:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для заряда аккумуляторных батарей и электропитания различных потребителей. Ветрогенератор содержит два ветроколеса, вращающихся в разные стороны, неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, а также два ротора из немагнитного материала, имеющих форму дисков и расположенных соосно, на каждом из которых равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов. Полюса магнитов, расположенных на каждом из роторов, имеют одинаковую полярность, а расположенных на разных роторах - направлены разнополярно друг другу. Каждый ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, вращающегося в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе. Неподвижная статорная обмотка соленоидного типа намотана вдоль оси ветрогенератора и расположена между двумя цилиндрическими сердечниками из ферромагнитного материала, причем больший по диаметру сердечник закреплен наружной стороной в корпусе. Постоянные магниты имеют П-образную форму, при этом каждый из постоянных магнитов выполнен с возможностью вращения полюсами соосно с торцами цилиндрических сердечников. Изобретение направлено на упрощение технологии изготовления статорной обмотки и увеличение наводимой в статорной обмотке ЭДС. 1 ил.
Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим агрегатам, предназначенным для заряда аккумуляторных батарей и электропитания различных потребителей, например, электроосветительных приборов, радио- и телеприемников и др., на объектах без электроснабжения.
Известно, что для в различных устройствах ветрогенераторов применяется обычный генератор постоянного тока, приводимый во вращение одним ветроколесом. Недостатком такой конструкции является то, что при малых скоростях ветра, энергия, получаемая от генератора, очень незначительна и, следовательно, уменьшается область применения таких ветрогенераторов.
Известен двухроторный ветрогенератор (патент РФ №2366829, опубл. 10.09.2009, Бюл.№25), принятый в качестве прототипа, который содержит два ветроколеса, вращающихся в разные стороны, и имеющий неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, намотанную вокруг кольцевого сердечника из ферромагнитного материала и закрепленную наружной стороной в корпусе, а также два ротора из немагнитного материала, имеющих форму дисков и расположенных соосно, на каждом из которых равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов, имеющих Г-образную форму, причем полюса магнитов, расположенных на каждом из роторов, имеют одинаковую полярность, а расположенных на разных роторах - направлены разнополярно друг другу, причем каждый из постоянных магнитов выполнен с возможностью вращения полюсов вокруг половины незакрепленной в корпусе обмотки, а каждый ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, вращающегося в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе.
Недостатком изобретения является сложность технологии изготовления статорной обмотки ветрогенератора, требующей применения специального челнока, позволяющего осуществлять намотку вокруг кольцевого сердечника. Другим недостатком является то, что при вращении постоянных магнитов, имеющих Г-образную форму, ЭДС не будет наводиться в части обмотки, закрепленной наружной стороной в корпусе, что снижает величину наведенной ЭДС.
Задачей изобретения является упрощение технологии изготовления статорной обмотки и увеличение наводимой в статорной обмотке ЭДС.
Данная задача достигается тем, что двухроторный соленоидный ветрогенератор так же, как в прототипе, содержит два ветроколеса, вращающихся в разные стороны, неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, а также два ротора из немагнитного материала, имеющих форму дисков и расположенных соосно, на каждом из которых равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов, при этом полюса магнитов, расположенных на каждом из роторов, имеют одинаковую полярность, а расположенных на разных роторах - направлены разнополярно друг другу, причем каждый ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, вращающегося в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе.
Согласно изобретению двухроторный соленоидный ветрогенератор имеет неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, намотанную вдоль оси ветрогенератора и расположенную между двумя цилиндрическими сердечниками из ферромагнитного материала, причем больший по диаметру сердечник закреплен наружной стороной в корпусе, а постоянные магниты имеют П-образную форму, при этом каждый из постоянных магнитов выполнен с возможностью вращения полюсами соосно с торцами цилиндрических сердечников.
Изобретение имеет следующие преимущества перед устройством прототипа.
1. Применение неподвижной статорной обмотки соленоидного типа намотанной, вдоль оси ветрогенератора и расположенной между двумя цилиндрическими сердечниками, изготовленными из ферромагнитного материала, позволяет осуществлять намотку статорной обмотки без применения специального челнока, что упрощает технологию ее изготовления.
2. Применение на каждом роторе одинакового количества постоянных магнитов имеющих П-образную форму, выполненных с возможностью вращения полюсами соосно с торцами цилиндрических сердечников позволяет генерировать ЭДС во всей статорной обмотке и повысить ее величину.
На чертеже показано главное продольное сечение двухроторного соленоидного ветрогенератора.
Двухроторный соленоидный ветрогенератор содержит два цилиндрических сердечника 1, 2, выполненных из ферромагнитного материала. Сердечник 2, имеющий больший диаметр, закреплен наружной стороной в корпусе 3. Оба сердечника 1 и 2 жестко соединены между собой винтами 4. Между сердечниками 1 и 2 расположена статорная обмотка 5, выполненная по типу соленоида. Два ротора 6 и 7, выполненные с возможностью вращения в разные стороны, изготовлены из немагнитного материала и имеют форму дисков, расположенных соосно. На каждом из роторов 6 и 7 равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов 8, 9, имеющих П-образную форму. Полюса магнитов, расположенных на каждом из роторов, имеют одинаковую полярность, а расположенных на разных роторах - направлены разнополярно друг другу. Полюса магнитов 8, 9 выполнены с возможностью вращения соосно с торцами цилиндрических сердечников 1, 2. Оба ротора 6, 7 посажены на валах 10, 11, которые закреплены в корпусе 3 с помощью подшипниковых узлов 12, 13. На валах 10, 11 посажены соответственно два ветроколеса 14, 15, лопасти которых ориентированы таким образом, что при одинаково набегающем потоке ветра они будут вращаться в разные стороны. Статорная обмотка 5 подключена к выводам 16, закрепленным на корпусе 3.
Устройство работает следующим образом. Под воздействием воздушного потока ветроколеса 14, 15 будут вращать роторы 6, 7 и закрепленные на них постоянные магниты 8, 9 с угловой скоростью ω в разные стороны. При совпадении осей магнитов 8, 9 вокруг витков соленоидной обмотки 5 возникает максимальное магнитное поле. При несовпадении осей магнитов 8, 9 магнитное поле будет минимальным, и близким к нулю. Под действием пульсирующего магнитного поля в соленоидной обмотке 5 будет наводиться ЭДС двойной частоты, которая через выводы 16 подключается к потребителю.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить технологию изготовления статорной обмотки и увеличить наводимую в статорной обмотке ЭДС.
Двухроторный соленоидный ветрогенератор, содержащий два ветроколеса, вращающихся в разные стороны, неподвижную статорную обмотку соленоидного типа, а также два ротора из немагнитного материала, имеющих форму дисков и расположенных соосно, на каждом из которых равномерно распределено одинаковое количество постоянных магнитов, при этом полюса магнитов, расположенных на каждом из роторов, имеют одинаковую полярность, а расположенных на разных роторах - направлены разнополярно друг другу, причем каждый ротор соединен с ветроколесом при помощи своего вала, вращающегося в подшипниковых опорах, закрепленных в корпусе, отличающийся тем, что неподвижная статорная обмотка соленоидного типа намотана вдоль оси ветрогенератора и расположена между двумя цилиндрическими сердечниками из ферромагнитного материала, причем больший по диаметру сердечник закреплен наружной стороной в корпусе, а постоянные магниты имеют П-образную форму, при этом каждый из постоянных магнитов выполнен с возможностью вращения полюсами соосно с торцами цилиндрических сердечников.
