Бортовой ветрогенератор

Авторы патента:

Дёмин Сергей Викторович (RU)

F03D9/32 - Приспосабливание ветряных двигателей для особых целей; агрегатирование ветряных двигателей с приводимыми ими устройствами (при преобладании отличительных признаков приводимых устройств см. классы, к которым отнесены эти устройства)

F03D7/00 - Управление и регулирование ветряных двигателей

F03D1/04 - с неподвижными ветронаправляющими средствами, например с кожухами или каналами (F03D 1/02 имеет преимущество)

B64D41/00 - Силовые установки вспомогательного назначения

Владельцы патента RU 2686529:

Алексеев Антон Валерьевич (RU)
Дёмин Сергей Викторович (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике. Бортовой ветрогенератор, характеризующийся тем, что закреплен внутри корпуса, содержит ветроколесо, ротор и статор, выполненный из шихтованного магнитопровода с обмотками, закрепленные в герметичном кожухе, на торцевой части корпуса установлена заслонка регулятора контроля силы набегающего воздушного потока, с возможностью перевода ее в открытое и закрытое положение с помощью системы приводных механизмов, соединенной с вышеупомянутой заслонкой с помощью вала привода, а на осевом вале генератора, в передней его части, закреплены упорный пассивный подвес на постоянных магнитах и опорный пассивный подвес на постоянных магнитах, причем на задней части вышеупомянутого вала также закреплены опорный пассивный подвес на постоянных магнитах и упорный пассивный подвес на постоянных магнитах. Изобретение направлено на стабильно равномерную работу ветрогенератора в условиях изменения скоростей набегающих воздушных масс. 8 ил.

Бортовой ветрогенератор

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно - к магнитоэлектрическим генераторам, использующим для вращения ротора энергию набегающего воздушного потока.

Известно техническое решение «Летающая ветроэлектростанция», патент РФ №99079, МПК F03D 9/00, опубл. 10.11.2010, содержащая летательный аппарат, аэродинамический корпус которого заполнен легким газом, снабженного ветрогенератором, а также снабженного якорем и тросом - кабелем для удержания летательного аппарата в потоке струйных течений атмосферного воздуха и передачи электрической энергии на наземный потребитель электрической энергии, содержит не менее двух маршевых двигателей для транспортировки ветроэлектростанции и ее элементов по воздуху к месту потребления электрической энергии, аэродинамический корпус выполнен в форме аэродинамического крыла жесткой или полужесткой конструкции.

Недостатком является то, что система может функционировать только при обеспечении статичного положения в воздухе относительно потребителя на земле, к которому станция привязана тросом, и при этом достаточной силы набегающего воздушного потока, а так же необходимость конструирования и постройки отдельного летательного аппарата-носителя для самой ветроэлектростанции.

Известна торцевая электрическая машина (патент РФ №22461668, МПК Н02К 21/24 опубл. 10.02.2005 г.), имеющая статор с обмоткой, закрепленной в корпусе, и два дискообразных ротора с постоянными магнитами. Роторы установлены на валу машины с двух сторон от статора.

Недостатком данной конструкции является то, что минимальная частота вращения ротора составляет 80 об/мин, из-за чего при небольшой скорости воздушного потока устройство не будет генерировать электрический ток.

В ветрогенераторах безопасный режим работы обеспечивается торможением основного вала или самого ветроколеса, а так же ветроколесо при скорости ветра более 25 м/с может быть остановлено с помощью системы автоматического перевода лопастей во флюгерное положение, снижая при этом нагрузку.

Ветрогенераторы имеют ограничение по скорости набегающего потока воздушных масс в максимальных пределах до 25-40 м/с, (90-144 км/ч), в связи с чем не могут применяться на подвижных объектах, у которых создается скорость воздушного потока выше указанных параметров. Эти ограничения касаются как прочности материалов, так и прочностно-эксплуатационных характеристик отдельных узлов и агрегатов. Так например, применение шарикоподшипников в опорных вращательных элементах ограничивается нагрузкой до 10000 оборотов в минуту, что в среднем равно скорости набегающего воздушного потока 420 км/ч.

Известно устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета, патент РФ №2532318 МПК B64D 41/00, F03D 9/00, содержащее устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета, размещенное в отсеке фюзеляжа, снабженного обшивкой и силовыми элементами, люком с крышкой, шарнирно закрепленной на силовых элементах, поперечной и продольной стенками и расположенного в нем ветродвигателя.

Недостатком данной конструкции является то, что выпуск ветродвигателя из отсека фюзеляжа может осуществляться во время полета летательного аппарата, при этом в момент открытии крышки люка на ветродвигатель начинает сразу воздействовать сила набегающего потока воздуха. Ветродвигатель в момент выпуска находится в статическом состоянии и при этом все силовые элементы конструкции находятся в перпендикулярном положении относительно рабочего состояния и подвергаются не свойственному воздействию сил относительно рабочего положения. При переводе в рабочее состояние ветродвигатель выходит из отсека также в статическом состоянии, при этом все конструктивные элементы ветродвигателя подвергаются экстремальным нагрузкам набегающих воздушных масс, могущих повредить работоспособность устройства.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности, за счет расширения рабочего диапазона скоростей воздушного потока.

Технический результатом является расширение рабочего диапазона скоростей воздушного потока, обеспечивающих функционирование системы как при небольшой скорости набегающего воздушного потока, так и экстремальных нагрузках, когда частота вращения осевого вала генератора может превышать более 10000 оборотов в минуту.

Технический результат достигается тем, что бортовой ветрогенератор, закрепленный внутри корпуса, содержит ветроколесо, соединенное с ротором, статор выполненный из шихтованного магнитопровода с обмотками и закреплен в герметичном кожухе, на торцевой части корпуса установлена заслонка регулятора контроля силы набегающего воздушного потока, с возможностью перевода ее в открытое и закрытое положение с помощью системы приводных механизмов, соединенной с вышеупомянутой заслонкой с помощью вала привода, а на осевом вале генератора, в передней его части закреплены упорный пассивный подвес на постоянных магнитах и опорный пассивный подвес на постоянных магнитах, причем на задней части вышеупомянутого вала также закреплены опорный пассивный подвес на постоянных магнитах и упорный пассивный подвес на постоянных магнитах.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-2 (вид сверху и вид сбоку в режиме «закрытой» заслонки) приведена схема бортового ветрогенератора, а на фиг. 3-4 (вид сбоку) отображены режимы с «закрытой» и «открытой» заслонкой регулятора контроля силы набегающего воздушного потока соответственно, а на фиг. 5 вид сбоку - заслонка закрыта, на фиг. 6 вид сверху - заслонка закрыта, на фиг. 7 вид сбоку - заслонка открыта, на фиг. 8 вид сверху - заслонка открыта.

Устройство содержит расположенный внутри корпуса 1 и закрепленный с помощью креплений 2 бортовой ветрогенератор 9, содержащий ветроколесо 5, соединенное с ротором (на чертеже не показан), статор (не чертеже не показан) выполнен из шихтованного магнитопровода с обмотками и закреплен в герметичном кожухе 8 генератора, на торцевой части корпуса 1 установлена заслонка 3 регулятора контроля силы набегающего воздушного потока, с возможностью перевода в открытое и закрытое положение с помощью системы 11 приводных механизмов, соединенной с вышеупомянутой заслонкой с помощью вала привода 4, на осевом вале 10 генератора, в передней его части закреплены упорный пассивный подвес 6 на постоянных магнитах и опорный пассивный подвес 7 на постоянных магнитах, при чем на задней части вышеупомянутого вала также закреплены опорный пассивный подвес 7 на постоянных магнитах и упорный пассивный подвес 6 на постоянных магнитах.

1 - Корпус бортового ветрогенератора

2 - Крепления генератора

3 - Заслонка регулятора контроля силы набегающего воздушного потока

4 - Вал привода заслонки регулятора контроля силы набегающего воздушного потока с системой приводных механизмов

5 - Ветроколесо генератора

6 - Упорный пассивный подвес на постоянных магнитах

7 - Опорный пассивный подвес на постоянных магнитах

8 - Герметичный кожух генератора

9 - Генератор

10 - Осевой вал генератора.

11 - Система приводных механизмов заслонки

Бортовой ветрогенератор работает следующим образом. Заслонка регулятора контроля силы набегающего воздушного потока 3 из «закрытого» режима переводится в «открытый» рабочий режим валом привода 4 заслонки системой 11 приводных механизмов заслонки. Рабочий режим допускает как полное, так и частичное открытие заслонки 3 регулятора контроля силы набегающего воздушного потока. Набегающий воздушный поток попадая в корпус 1 бортового ветрогенератора приводит во вращательное движение через лопасти ветроколеса 5 генератор 9, расположенные на осевом вале генератора 10 с упорными 6 и опорными 7 пассивными подвесами на постоянных магнитах, обеспечивающих работу системы как при небольшой скорости, так и экстремальных нагрузках набегающего воздушного потока. Скорость вращения осевого вала 10 с ветроколесом 5 и генератором 9 регулируется шириной зазора образуемого, в рабочем «открытом» положении, между заслонкой 3 регулятора контроля силы набегающего воздушного потока и внутренней поверхностью корпуса 1 бортового ветрогенератора, регулируемого системой приводных механизмов 11 соединенных через вал 4 с заслонкой регулятора силы набегающего воздушного потока 3.

Применение в устройстве заслонки регулятора контроля силы набегающего воздушного потока 3 позволяет ограничивать силу воздушного потока, воздействующую на лопасти ветроколеса 5 генератора, обеспечивая плавный старт и стабильно равномерную работу системы даже в условиях изменения скоростей движения несущего объекта или набегающих воздушных масс. Открытие и закрытие заслонки регулятора контроля силы набегающего воздушного потока 3 осуществляется через вал заслонки 4 с системой приводных механизмов заслонки 11.

Повышение эффективности предлагаемой конструкции, за счет расширения рабочего диапазона скоростей воздушного потока, достигается применением упорных 6 и опорных 7 пассивных подвесов на постоянных магнитах на осевом вале генератора 10, обеспечивающих функционирование системы как при небольшой скорости набегающего воздушного потока, так и экстремальных нагрузках, когда частота вращения осевого вала генератора может превышать более 10000 оборотов в минуту.

Бортовой ветрогенератор, характеризующийся тем, что закреплен внутри корпуса, содержит ветроколесо, ротор и статор, выполненный из шихтованного магнитопровода с обмотками, закрепленные в герметичном кожухе, на торцевой части корпуса установлена заслонка регулятора контроля силы набегающего воздушного потока, с возможностью перевода ее в открытое и закрытое положение с помощью системы приводных механизмов, соединенной с вышеупомянутой заслонкой с помощью вала привода, а на осевом вале генератора, в передней его части, закреплены упорный пассивный подвес на постоянных магнитах и опорный пассивный подвес на постоянных магнитах, причем на задней части вышеупомянутого вала также закреплены опорный пассивный подвес на постоянных магнитах и упорный пассивный подвес на постоянных магнитах.

Изобретение относится к способу и устройству производства электроэнергии под действием потока. Способ для производства электроэнергии с использованием турбин и генераторов с переменным моментом инерции за счет вращения винта под действием потока и вращения ротора внутри статора, где в одной части возбуждается магнитное поле за счет электромагнитов или постоянных магнитов, а в другой части в обмотке наводится ЭДС и при подключении нагрузки появляется электрический ток, в котором две группы роторов работают поочередно от одного винта в противоположных направлениях, при этом каждый ротор состоит из нескольких роторов, имеющих различные моменты инерции, которые во время вращения могут объединяться в единую систему вращения с винтом или разъединяться в зависимости от изменения мощности потока, вырабатывая электроэнергию на оптимальных оборотах вращения, при этом винт сначала раскручивает первую группу роторов и при смене потока на встречное направление переключается на другую группу роторов, при этом роторы первой группы при отключении винта и нагрузки могут работать в качестве маховиков, а другие роторы принимать эту энергию и вырабатывать электроэнергию.

Ветроколесо // 2684301

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо содержит вал, ступицу, лопасти и дуги с роторными элементами, закрепленными на внешних краях лопастей, согласно изобретению, ступица выполнена в виде пластины, на пластине закреплены внутренние края лопастей и стойки, причем между стойками и дугами с роторными элементами установлены стержни.

Ветроколесо ветроэлектрогенератора // 2684219

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо содержит ступицу, лонжероны и парусные плоскости, ступица выполнена в виде пластин, расположенных в параллельных плоскостях, между пластинами закреплены концы лонжеронов.

Устройство генерации электроэнергии с использованием пневмоаккумуляторов // 2683056

Изобретение относится к области энергетики. Устройство генерации электроэнергии с использованием пневмоаккумуляторов содержит электростанцию, подключенную к приводу воздушного компрессора с системой жидкостного охлаждения, выход компрессора подключен к пневмоаккумуляторам.

Гелиоветряная установка для выработки электроэнергии // 2680822

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении мощности в области применения установки для производства электроэнергии и достигается благодаря тому, что гелиоветряная установка для выработки электроэнергии состоит из полотна элементов, являющихся несоединенными между собой пластинами солнечной батареи, электрически связанными между собой и через аккумулятор и инвертор соединенными с нагрузкой, образующими общую плоскость, каждая пластина жестко соединена с поршнем гидравлического цилиндра, имеющим впускной и выпускной клапаны, через общую систему трубопроводов, снабженную расширительной емкостью, соединенную с гидротурбиной с редуктором на валу, выход которого соединен с генератором электроэнергии и через аккумулятор и систему управления с нагрузкой.

Ветросолнечная установка автономного электроснабжения // 2680642

Изобретение относится к области автономных систем электроснабжения, использующих энергию ветра и солнца. Ветросолнечная установка автономного электроснабжения состоит из ветродвигателя 1, механически соединенного с мультипликатором 2, который через обгонную муфту 3 механически соединен с генератором 4 электрической энергии, являющимся синхронным генератором с двухконтурной магнитной системой, к которому подключены первый и второй диодные мосты 5 и 6, соответственно, при этом первый диодный мост 5 связан с инвертором 7, соединенным со стабилизатором 8 напряжения, соединенным с реле 9 обратного тока, подключенного к однофазной сети 10 переменного напряжения, к которой подключена система управления 11, соединенная с инвертором 7, с системой 12 ориентации солнечных батарей, управляемой устройством 13 ориентации по солнцу, на котором расположены гибкие солнечные панели 14, подключенные к контроллеру 15 заряда аккумуляторных батарей, который соединен с балластной нагрузкой 16 в виде электрических нагревательных элементов и аккумуляторными батареями 17, причем второй диодный мост 6 соединен с компаратором 18 напряжения, имеющим петлю гистерезиса и выход которого соединен с системой 11 управления и с базой силового транзистора 19, через который идет подключение аккумуляторных батарей 17 к инвертору 7 напряжения, к системе 11 управления подсоединены бензогенератор 20 и реле 21 подключения бензогенератора 20 к однофазной сети 10 переменного напряжения, к однофазной сети 10 переменного напряжения подключены потребители 22 электрической энергии.

Ветроэлектростанция // 2673280

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэлектростанция включает опорную раму с расположенным на ней валом и лопастную систему, закрепленную на валу.

Энергоустановка для преобразования энергии дождя или снега и ветра // 2672540

Изобретение относится к альтернативной энергетике. Энергоустановка для преобразования энергии дождя или снега и ветра содержит миниатюрный генератор постоянного тока, каркас, на котором установлены желобчатый концентратор дождевой воды или снега с желобами, турбина с несколькими блоками ковшовых лопастей на валу, где каждый блок может автономно вращаться по часовой стрелке, вращая при этом вал, причем турбина устанавливается так, чтобы каждый блок лопастей располагался точно под соответствующим желобом концентратора дождевой воды или снега, концентратор ветра с установленными во входной части вертикальными перегородки, которые образуют каналы прохождения воздуха, количество которых совпадает с количеством блоков лопастей турбины, при этом каждый канал направляет воздух на свой блок лопастей, а также генератор пьезоэлектрический, установленный под концентратором дождевой воды или снега, причем концентратор ветра монтируется таким образом, что закрывает сверху установленную на каркасе турбину, оставляя пространство для прохождения воздуха и создавая сужение для усиления его напора, а вал турбины и вал генератора соединяются посредством магнитных муфт.

Аэроэнергостат наземно-генераторный // 2671667

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэроэнергостат наземно-генераторный содержит в составе воздухоплавательного модуля выполненные за одно целое аэростатную оболочку, крепежное базовое кольцо, прижатое к днищу оболочки меридианными лентами, опорную раму в плоскости, перпендикулярной ветру, к горизонтальной перекладине которой подвешена гондола с радиально-лопастной турбиной, ось вращения которой совпадает с направлением ветра, гибкий вал, привязные тросы, силовой блок из мультипликатора и генератора, свободно раскачивающийся внутри вертикальных стоек, причальную тумбу с расположенной на ней поворотной платформой с двумя соосными лебедками.

Энергетическая установка на воздушном потоке // 2671000

Изобретение относится к устройству для рекуперации кинетической энергии торможения высокоскоростных железнодорожных составов. Энергетическая установка на воздушном потоке содержит полый цилиндрический корпус, снабженный входным и выходным воздушными каналами и направляющими ребрами для закручивания воздушного потока, внутри которого размещен шнековый ротор, механически связанный с электрическим генератором, при этом в нее введен второй электрический генератор, причем торцы электрических генераторов жестко присоединены к торцам полого электрического корпуса, а оси их роторов соединены с осью шнекового ротора, входной и выходной воздушные каналы выполнены в виде отверстий в полом электрическом корпусе и накрыты снаружи подвижно закрепленными к верхней части корпуса секторами с магнитными защелками, бесконтактно взаимодействующими с дистанционно управляемыми электромагнитными деблокираторами.

Ветросолнечная установка автономного электроснабжения // 2680642

Аэроветроэнергостат противообледенительный // 2679060

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэроветроэнергостат противообледенительный содержит воздухоплавательный модуль и причальный узел, связанные привязными тросами и трос-кабелем, при этом воздухоплавательный модуль включает в себя мягкую аэростатную оболочку с внутренним каркасом, а на внешней поверхности оболочки расположены меридианные ленты и сигнализаторы обледенения, а внутри оболочки располагается герметичный баллонет, днище которого выступает из оболочки, притянуто к ней меридианными лентами и служит крепежной базой для компрессора и рамной подвески, чья плоскость перпендикулярна ветру, с ветросиловым блоком, имеющим радиально-лопастную турбину, одетую на ось вращения, совпадающую с направлением ветра, с подветренного торца гондолы, в корпусе которой расположены мультипликатор и электрогенератор, привязные тросы протянуты от оконечностей боковин рамной подвески к двум соосным лебедкам, а трос-кабель свисает от гондолы до кабельной бухты, при этом лебедки и кабельная бухта находятся на подветренной стороне поворотной платформы причального узла.

Ветрогенератор // 2674815

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор содержит ветроколесо, связанное механическим валом с ротором электрической машины, которая через нормально-замкнутый первый ключ и выпрямительно-зарядное устройство соединена с аккумулятором и входом инвертора, который выходом подключен к нагрузке, таймер.

Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем // 2671248

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющей муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости.

Ветроэнергетическая установка // 2669722

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка содержит башню, поворотное основание, ориентирующий элемент, ветроколесо, генератор.

Лопасть ветротурбины с изменяющимися размерами // 2669604

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с изменяющимися размерами, включающая наконечник, который изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром.

Модуль преобразования энергии ветра // 2665847

Изобретение относится к ветровым энергетическим установкам. Модуль преобразования энергии ветра содержит корпус 9, выполненный с возможностью перемещения по направляющему полотну 1, установленные корпусе 9 по меньшей мере один приемник 10 ветровой энергии, привод ориентации приемника 10 ветровой энергии относительно ветра и корпуса 9 и систему управления, а также устройство 6 генерации электроэнергии, выполненное с возможностью выработки электроэнергии при движении корпуса 1 по направляющему полотну 1 и при силовом взаимодействии с контактной направляющей 3, связанной с направляющим полотном 1.

Система преобразования энергии ветра // 2665835

Изобретение относится к системам преобразования энергии ветра в электроэнергию. Система преобразования энергии ветра в электрическую энергию содержит направляющее полотно, модули преобразования энергии ветра, включающие приемники ветровой энергии, выполненные с возможностью перемещения по направляющему полотну за счет энергии ветра, и устройство управления и согласования движением модулей преобразования энергии ветра, при этом направляющее полотно связано с контактной направляющей, взаимодействующей с модулями преобразования энергии ветра с обеспечением генерирования электрического тока при движении модулей преобразования энергии.

Способ преобразования энергии ветра // 2665768

Изобретение относится к способам преобразования энергии ветра в электроэнергию. Способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию заключается в том, что ветровую энергию, посредством аэродинамических рабочих органов, установленных на корпусе подвижных модулей преобразования энергии ветра, совершающих линейное перемещение по направляющему полотну, преобразуют в энергию движения модулей преобразования энергии ветра и электрическую энергию посредством устройства генерации электроэнергии.

Крылевой ветродвигатель // 2664890

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетике. Крылевой ветродвигатель выполнен в виде вертикально установленного крыла 1, расположенного вдоль потока ветра, которое закреплено на горизонтальной оси ротора, параллельной направлению ветра, ось крыла жестко соединена с противовесом 4, который не позволяет крылу отклоняться на критические углы, при которых оно может соприкоснуться с поверхностью земли и препятствиями на ней, внутри крыла находятся сервоприводы 3, изменяющие изгиб профиля и угол атаки крыла, обеспечивая таким образом изменение направления действия подъемной силы, также крыло с ротором установлено на платформе 2, которая имеет вертикальную ось вращения, что позволяет крылу ориентироваться по направлению ветра.

Устройство генерации электроэнергии с использованием пневмоаккумуляторов // 2683056