Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6929
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
H 02K 16/00
F 03D 1/00
(54) ДВУХРОТОРНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР
(21) Номер заявки: u 20100448
(22) 2010.05.11
(71) Заявитель: Горностай Александр Вла-
димирович (BY)
(72) Авторы: Горностай Александр Влади-
мирович (BY); Ролик Юрий Анатолье-
вич (LV)
(73) Патентообладатель: Горностай Алек-
сандр Владимирович (BY)
(57)
Двухроторный ветрогенератор, содержащий статор с многофазной выходной обмот-
кой и два вращающихся в противоположные стороны ротора, отличающийся тем, что на
одном роторе закреплены постоянные магниты возбуждения, а на другом - две электриче-
ски соединенные друг с другом многофазные обмотки, одна из которых, многополюсная,
сцеплена с магнитным полем постоянных магнитов, а другая, двухполюсная, через воз-
душный зазор индуктивно связана с выходной обмоткой.
(56)
1. Патент Латвийской Республики LV-11368, 1996.
2. Патент Латвийской Республики LV-11927, 1997.
Полезная модель относится к области использования энергии ветра, в частности к
устройствам для преобразования механической энергии в электрическую, использующим
электрические машины с несколькими роторами.
Известен двухроторный ветрогенератор, у которого один ротор вращается в сторону,
противоположную стороне вращения другого ротора [1]. При этом обмотка якоря выпол-
нена однофазной, что снижает эффективность преобразования энергии и создает электро-
магнитный шум.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемо-
му решению является двухроторный ветрогенератор, содержащий статор с многофазной
выходной обмоткой и два вращающихся в противоположные стороны ротора [2] - прототип.
BY6929U2010.12.30

2. BY 6929 U 2010.12.30
2
Однако такая конструкция не позволяет использовать для повышения удельной мощ-
ности постоянные магниты возбуждения, а конструкция роторов при малом воздушном
зазоре обусловливает электромагнитный шум.
Задача, которую решает данная полезная модель, заключается в повышении удельной
мощности и снижении уровня электромагнитного шума двухроторного ветрогенератора.
Это достигается тем, что в двухроторном ветрогенераторе, содержащем статор с мно-
гофазной выходной обмоткой и два вращающихся в противоположные стороны ротора,
согласно полезной модели, на одном роторе закреплены постоянные магниты возбужде-
ния, а на другом - две электрически соединенные друг с другом многофазные обмотки,
одна из которых, многополюсная, сцеплена с магнитным полем постоянных магнитов, а
другая, двухполюсная, через воздушный зазор индуктивно связана с выходной обмоткой.
Полезная модель поясняется чертежом, представленным на фигуре.
Двухроторный ветрогенератор содержит статор 1 с многофазной выходной обмоткой 2,
подсоединяемой к приемникам электрической энергии через выводы А, В, С, и два вращаю-
щихся в противоположные стороны ротора 3, 4. На одном роторе 3 закреплены постоянные
магниты возбуждения 5, а на другом - две электрически соединенные друг с другом посред-
ством линии связи 6 многофазные обмотки 7, 8. Обмотка 7 - многополюсная, она сцеплена с
магнитным полем постоянных магнитов 5. Другая обмотка 8 выполнена двухполюсной. Эта
обмотка через воздушный зазор 9 индуктивно связана с выходной обмоткой 2. Второй ротор
4 для размещения обмотки 8 имеет отдельный шихтованный из листов электротехнической
стали пакет 10. Роторные пакеты 4, 10, напрессованные на общий вал 11, вращаются в под-
шипниках 12, 13 с частотой n1 в одну сторону. Второй ротор 3 имеет свободу вращения отно-
сительно вала 11, поэтому с помощью подшипника 14 он может вращаться с частотой n2 в
противоположную сторону. Статор 1 установлен в корпусе 15, одна сторона которого 16 за-
щищает ротор 3, охватывая его без соприкосновения с последним.
Ветрогенератор работает следующим образом.
При наличии ветра роторы 3, 4 приводятся во вращение в противоположные стороны
с частотами n1 и n2. Частота вращения n постоянных магнитов 5 относительно обмотки 7
равна сумме частот n1 и n2, т.е. n = n1 + n2.
Частота f наводимой в обмотке 7 ЭДС при числе пар полюсов p1 определяется как
f = p1(n1 + n2)/60, т.е. при многополюсном исполнении оказывается достаточно высокой.
Напряжение высокой частоты с обмотки 7 подается на двухполюсную обмотку 8. С по-
мощью обмотки 8 в воздушном зазоре 9 создается быстровращающееся магнитное поле.
Частота вращения n3 этого поля определяется как n3 = 60f = p1(n1 + n2).
Порядок подсоединения фаз обмотки 8 к фазам обмотки 7 выбирается таким, чтобы
созданное в воздушном зазоре магнитное поле вращалось бы в ту же сторону, что и ротор
4. Тогда относительно выходной обмотки 2 магнитное поле будет иметь более высокую
частоту вращения n4, т.е. n4 = n1 + n3 = n1 + p1(n1 + n2).
Высокая частота вращения магнитного поля относительно выходной обмотки 2
(например, при n1 = 400 об/мин, n2 = 200 об/мин, p1 = 17) n4 = 400 + 17(400 + 200) = 10600
(об/мин) обеспечивает относительно небольшую массу второго роторного пакета 10 и об-
моток 2, 8 при передаче через них большей части вырабатываемой мощности.
Установка постоянных магнитов 5 и использование многополюсной обмотки 7 позво-
ляют существенно поднять удельную мощность двухроторного ветрогенератора, а реали-
зация передачи этой мощности с помощью двухполюсных многофазных (например,
трехфазных) обмоток, распределенных по пазам и выполненных с укорочением шага, со-
здает условия для практически синусоидального распределения магнитной индукции в
воздушном зазоре, т.е. условия обеспечения низкого уровня электромагнитного шума.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.