ветроэнергетическая установка

Формула изобретения

Ветроэнергетическая установка, содержащая ствол с подшипником и корпус, генераторы электрического тока, раструб и оперения, отличающаяся тем, что цилиндрический металлический корпус, спереди которого прикреплены раструб, а сзади через фланец, стакан и оперение, на упорном подшипнике установлен на стволе, внутри корпуса установлен основной генератор электрического тока, содержащий подвижные статор и ротор, выполненные в виде барабанов, с обеих торцов которые через Г-образные спицы жестко соединены с радиально-упорными подшипниками, закрепленными с обоих концов на горизонтальном штоке, который спереди закреплен в днище отбойного щита, расположен в центре раструба и жестко прикреплен к нему стержнями, сзади шток имеет диск, жестко прикрепленный с помощью стержней к задней внутренней части корпуса, причем к барабану статора снаружи вертикально прикреплены пластины с изгибом влево, а к барабану ротора изнутри вертикально прикреплены пластины с изгибом вправо, а внутри стакана прикрепленный через фланец к корпусу на станине установлен дополнительно генератор электрического тока, содержащий неподвижный статор и подвижный ротор, закрепленный на вращающемся штоке, к которому на гайке спереди установлена крыльчатка, а каркас оперения выполнен из металлических труб, жестко прикреплен снаружи к стакану, на каркасе закреплена пьезоэлектрическая пленка, пневматически связанная через выхлопные отверстия в днище стакана с воздушным потоком, покидающим установку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования ветровой энергии в электрическую.

Известен генератор электрического тока, содержащий статор и ротор. Статор - это неподвижная часть машины, изготовленная из специальной листовой стали. Ротор - вращающая часть, представляющая собой электромагниты (А.В.Перышкин и др. Физика М.: Просвещение, 1977 г., с.167, 168).

Известный электрогенератор для приведения во вращение ротора ветровой энергией обладает низкой эффективностью и КПД.

Известен молекулярный вакуумный насос, содержащий корпус с размещенным в нем роторным диском, на обеих сторонах которого по концентрическим окружностям установлены рабочие лопатки и патрубки ввода и вывода откачиваемого газа (А.С. 276308, СССР).

Использование известного насоса в ветроэнергетической установке без его реконструкции не представляется возможным.

Известен электрический двигатель с волновым катящимся ротором, содержащий статор с кольцевой магнитной системой и гибкий ротор в виде тонкостенного стакана и магнитопровода, состоящего из нескольких концентрических слоев (А.С. 265265, СССР), по совокупности существенных признаков принят за ближайший аналог (прототип) изобретения.

Использование известного электрического двигателя с конвертированием его в генератор возможно только после его реконструкции.

Технический результат, заключающийся в увеличении мощности и эффективности использования ветровой энергии и повышении надежности работы установки, обеспечивается за счет того, что ветроэнергетическая установка, содержащая ствол с подшипником и корпус, где генераторы электрического тока, раструб и оперение, согласно изобретению цилиндрический металлический корпус, спереди которого прикреплены раструб, а сзади через фланец, стакан и оперение, на упорном подшипнике установлен на стволе. Внутри корпуса установлен основной генератор электрического тока, содержащий подвижные статор и ротор, выполненные в виде барабанов, с обеих торцов которые через Г-образные спицы жестко соединены с радиально-упорными подшипниками, закрепленные с обоих концов на горизонтальном штоке, который спереди закреплен в днище отбойного щита, расположены в центре раструба и жестко прикреплены к нему стержнями. Сзади шток имеет диск, жестко прикрепленный с помощью стержней к задней внутренней части корпуса. К барабану статора снаружи вертикально прикреплены пластины с изгибом влево, а к барабану ротора снутри вертикально прикреплены пластины с изгибом вправо. Внутри стакана прикрепленный через фланец к корпусу на станине установлен дополнительно генератор электрического тока, содержащий неподвижный статор и подвижный ротор, закрепленный на вращающемся штоке, к которому на гайке спереди установлена крыльчатка. Каркас оперения выполнен из металлических труб, жестко прикреплен снаружи к стакану, на каркасе закреплена пьезоэлектрическая пленка, пневматически связанная через выхлопные отверстия в днище стакана с воздушным потоком, покидающим установку.

На фиг.1 изображена ветроэнергетическая установка, в разрезе; на фиг.2 - общий вид установки и на фиг.3 - вид спереди.

Ветроэнергетическая установка содержит цилиндрический металлический корпус 1, спереди которого прикреплены раструб 2, а сзади через фланец 3, стакан 4 с оперением 5. Корпус 1 через упорный подшипник 6 установлен на стволе 7, с возможностью вращения. Внутри корпуса 1 установлен основной генератор электрического тока, содержащий подвижные статор 8 и ротор 9. Статор 8 изготовлен из специальной листовой стали, уложенной в барабан, который с торцов через Г-образные спицы 10 жестко соединен с радиально-упорными подшипниками 11 и 12, закрепленные с обоих концов на горизонтальном штоке 13. Ротор 9 состоит из электромагнитной системы, уложенной в барабан жестко с торцов соединен через Г-образные спицы 14, с радиально-упорными подшипниками 15 и 16. К барабану статора 8 снаружи вертикально прикреплены пластины 17 с изгибом влево (физ.3), а к барабану ротора 9 изнутри вертикально прикреплены пластины 18 с изгибом вправо (фиг.3). Пластины 17 и 18 выполняют роль лопастей, при наличии ветра заставляют вращаться статору 8 и ротору 9 в противоположные стороны.

Отбойный щит 19, в виде блюдца, расположен в центре раструба 2 и жестко прикреплен к нему стержнями 20. К дну щита 19 жестко прикреплен шток 13, имеющий с заднего конца диск 21, жестко прикрепленный с помощью стержней 22 к задней внутренней части корпуса 1. В стакане 4, на станине 23, установлен дополнительный генератор электрического тока 24, содержащий неподвижный статор 25 и подвижный ротор 26, закрепленный на вращающемся штоке 27, к которому на гайке спереди установлена крыльчатка 28. Каркас оперения 5 выполнен из металлических труб 29, жестко прикреплен снаружи к стакану 4. На каркасе оперения 5 закреплена пьезоэлектрическая пленка 30, пневматически связанная через выхлопные отверстия 31 в днище стакана с воздушным потоком, покидающим установку. Зазор а между корпусом 1 и верхними частями пластин 17 и зазор с между барабанами 8 и 9 генератора электрического тока должны быть минимальными. Спицы 10 и 14 должны быть выполнены из жесткого диэлектрического материала круглого сечения. Электрическая энергия от основного и дополнительного генераторов и пьезоэлектрической пленки отводится с помощью кабелей на электрический щит (не показаны).

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.

Оперение 5 ориентирует установку раструбом 2 встречу ветровому потоку. Согласно закона Бойля-Мариотта (изотермические процессы при температуре Т-const)

P₁ ×V₁=P₂×V₂,

где P₁, P₂ - давление ветрового потока;

V₁ и V₂ - объем воздушного потока;

P₁×V₁ - при входе в раструб;

Р₂×V₂ - при входе в корпус установки.

Предположим, что объем V₂ уменьшился в 2 раза, а потому Р₂ увеличился 2 раза.

Воздушный поток с Р₂ воздействует на пластинный 17 и 18 и тем самым раскручивает статор 8 и ротор 9 основного генератора в противоположные стороны. Пересечение магнитных силовых линий обмотками статора 8 удваивается, поскольку и он сам вращается. Образовавшийся электрический ток через кольца и щетки (не показаны) по кабелю поступает на электрощит (не показан). Далее частично ослабевший воздушный поток воздействует на крыльчатку 28 дополнительного генератора 24 и через шток 27 вращает его ротор 26. Образовавшийся электрический ток через кольца и щетки (не показаны) по кабелю поступает на электрощит (не показан).

После дополнительного генератора 24 воздушный поток покидает через выхлопные отверстия 31 установку и воздействует (колышет) на пьезоэлектрическую пленку 30 оперения 5. Образовавшийся электрический ток поступает на электрощит для использования его низкотоковыми потребителями.

Предлагаемая установка проста по устройству, начинает выдавать электрический ток при слабой силе ветра, воздушный поток в ней используется на 90÷95% для получения электроэнергии.