RU195958U1 - ELECTRIC POWER GENERATOR FOR A WIND ENGINE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам получения электрической энергии преобразованием энергии ветра в переменный электрический ток и может быть использована в энергетике или в качестве автономного источника электрического тока.Устройство преобразования энергии ветра в переменный электрический ток, включающее вал ветродвигателя, ферромагнитный сердечник с воздушным зазором, индукционную катушку, нагрузочное сопротивление, постоянный магнит, отличающееся тем, что вал ветродвигателя и постоянный магнит снабжены зацепами, при этом постоянный магнит установлен на оси с возможностью поворота в воздушном зазоре ферромагнитного сердечника, а длины зацепов выполнены таким образом, что угол поворота постоянного магнита относительно установившегося положения не превышает 90 градусов.Технический результат состоит в повышении эффективности работы тихоходных ветродвигателей за счет использования электромагнитной системы, генерирующей электрическую энергию при малых скоростях ветродвигателя. 3 ил.The invention relates to devices for generating electric energy by converting wind energy into alternating electric current and can be used in energy or as an autonomous source of electric current. A device for converting wind energy into alternating electric current, including a wind turbine shaft, a ferromagnetic core with an air gap, an induction coil , load resistance, permanent magnet, characterized in that the wind turbine shaft and the permanent magnet are provided with hooks, wherein the permanent magnet is mounted on the axis with the possibility of rotation in the air gap of the ferromagnetic core, and the lengths of the hooks are made in such a way that the angle of rotation of the permanent magnet relative to the steady state does not exceed 90 degrees. The technical result is to increase the efficiency of low-speed wind motors through the use of an electromagnetic system generating electrical energy at low speeds of a wind turbine. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам получения электрической энергии преобразованием энергии ветра в переменный электрический ток, и может быть использовано в энергетике или в качестве автономного источника электрического тока.The utility model relates to devices for generating electrical energy by converting wind energy into alternating electric current, and can be used in the energy sector or as an autonomous source of electric current.

Известны ветроэнергетические агрегаты с горизонтальным и вертикальным расположением осей вращения вала ветроколеса, и использующих силу ветра за счет передачи вращательного момента вала через редуктор на ось электрогенератора (Голицын М.В. Альтернативные энергоносители / М.В. Голицын, A.M. Голицын, Н.В. Пронина; Отв. ред Г.С. Голицын. - М.: Наука, 2004. - 194 с.)Known wind power units with horizontal and vertical axes of rotation of the shaft of the wind wheel, and using wind power through the transmission of torque of the shaft through the gearbox to the axis of the generator (Golitsyn M.V. Alternative energy carriers / M.V. Golitsyn, AM Golitsyn, N.V. Pronina; Ed. By G.S. Golitsyn. - M .: Nauka, 2004 .-- 194 p.)

Известно устройство магнитоэлектрической системы для получения электрического тока, возникающего в замкнутом проводящем контуре, путем изменения магнитного поля, создаваемого изменением положения постоянного магнита, и при этом величина тока пропорциональна скорости изменения его положения относительно электропроводящего контура (Физика. 11 класс: в 2 ч. Ч. 1: Учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень) / Л.Э Генденштейн, Ю.И. Дик. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: Мнемозина, 2012. С. 59-61) (Прототип).A device of a magnetoelectric system is known for producing an electric current arising in a closed conductive circuit by changing the magnetic field created by a change in the position of the permanent magnet, and the magnitude of the current is proportional to the rate of change of its position relative to the conductive circuit (Physics. Class 11: at 2 h. . 1: Textbook for educational institutions (basic level) / L.E. Gendenshtein, Yu.I. Dik. - 4th ed., Rev. And add. - M .: Mnemozina, 2012. P. 59-61) ( Prototype).

Недостатками преобразования ветровой энергии в электрическую энергию в ветроэнергетических установок является их низкая эффективность ввиду низкой скорости кругового вращения вала ветродвигателя, затрудняющей преобразование механической энергии в электрическую в генераторах и использующих для увеличения скорости вращения вала передаточных редукторов с большим передаточным числом, а также многополюсных генераторов, имеющих большой вес.The disadvantages of converting wind energy into electrical energy in wind power plants are their low efficiency due to the low speed of circular rotation of the wind turbine shaft, which complicates the conversion of mechanical energy into electrical energy in generators and use transmission gearboxes with a large gear ratio to increase the shaft speed, as well as multi-pole generators having a lot of weight.

Целью предлагаемой полезной модели является создание возможности преобразования энергии ветра в электрическую энергию тихоходным ветродвигателем со снижением металлоемкости генерирующей части.The purpose of the proposed utility model is to create the possibility of converting wind energy into electrical energy by a low-speed wind turbine with a decrease in the metal consumption of the generating part.

Технический результат состоит в повышении эффективности работы тихоходных ветродвигателей за счет использования электромагнитной системы, генерирующей электрическую энергию при малых скоростях ветродвигателя.The technical result consists in increasing the efficiency of low-speed wind turbines through the use of an electromagnetic system that generates electrical energy at low speeds of the wind turbine.

Технический результат достигается тем, что вал ветродвигателя и постоянный магнит снабжены зацепами, при этом постоянный магнит конструктивно входит в воздушный зазор ферромагнитного сердечника и установлен на оси с возможностью поворота, а длины зацепов выполнены таким образом, что угол поворота постоянного магнита относительно установившегося положения не превышает 90 градусов.The technical result is achieved in that the wind turbine shaft and the permanent magnet are provided with hooks, while the permanent magnet is structurally included in the air gap of the ferromagnetic core and rotatably mounted on the axis, and the length of the hooks is made in such a way that the angle of rotation of the permanent magnet relative to the steady state does not exceed 90 degrees.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид генератора в исходном состоянии.In FIG. 1 shows a general view of the generator in its initial state.

На фиг. 2 изображен общий вид генератора (постоянный магнит отклонен зацепом).In FIG. 2 shows a general view of the generator (a permanent magnet is rejected by a hook).

На фиг. 3 изображено взаимное расположение зацепов в исходном состоянии.In FIG. 3 shows the relative position of the hooks in the initial state.

Устройство включает: вал ветродвигателя 1, ферромагнитный сердечник 2 с воздушным зазором 3, индукционная катушка 4, нагрузочное сопротивление 5, постоянный магнит 6, зацеп вала ветродвигателя 7, зацеп постоянного магнита 8, ось постоянного магнита 9.The device includes: a wind turbine shaft 1, a ferromagnetic core 2 with an air gap 3, an induction coil 4, a load resistance 5, a permanent magnet 6, a hook of the wind turbine shaft 7, a permanent magnet hook 8, a permanent magnet axis 9.

Устройство для генерации электрической энергии работает следующим образом. При повороте вала ветродвигателя 1 зацеп ветродвигателя 7, жестко соединенный с его валом 1, входит в контакт с зацепом постоянного магнита 8, жестко соединенным с постоянным магнитом 6 перпендикулярно оси постоянного магнита 7, при этом в сумме длина зацепа вала и длина зацепа постоянного магнита больше расстояния между точкой закрепления зацепа к валу и точкой закрепления зацепа к постоянному магниту

и начинает поворачивать зацеп постоянного магнита 8 вместе с постоянным магнитом 6, закрепленным с возможностью поворота на угол не более 90 градусов на оси постоянного магнита 9 в воздушном зазоре 3 ферромагнитного сердечника 2. Таким образом, происходящее изменение положения постоянного магнита 6 в воздушном зазоре 3 ферромагнитного сердечника 2 вызывает наведение ЭДС, а с нею и появление электрического тока индукционной катушки 4, расположенной на ферромагнитном сердечнике 2, замкнутой на нагрузочное сопротивление 9.A device for generating electrical energy works as follows. When turning the shaft of the wind turbine 1, the hook of the wind turbine 7, rigidly connected to its shaft 1, comes into contact with the hook of the permanent magnet 8, rigidly connected to the permanent magnet 6 perpendicular to the axis of the permanent magnet 7, the total length of the shaft hook and the length of the hook of the permanent magnet is greater the distance between the point of attachment of the hook to the shaft and the point of attachment of the hook to the permanent magnet

and begins to rotate the hook of the permanent magnet 8 together with the permanent magnet 6, fixed with the possibility of rotation by an angle of not more than 90 degrees on the axis of the permanent magnet 9 in the air gap 3 of the ferromagnetic core 2. Thus, the change in position of the permanent magnet 6 in the air gap 3 of the ferromagnetic core 2 causes the induction of EMF, and with it the appearance of an electric current of the induction coil 4 located on the ferromagnetic core 2, closed to the load resistance 9.

Процесс взведения постоянного магнита 6 в воздушном зазоре 3 ферромагнитного сердечника 2 идет со скоростью, соответствующей скорости вращения вала ветродвигателя, поэтому в это время индуцированная ЭДС, и соответственно, наведенный электрический ток в катушке будут незначительными.The process of charging the permanent magnet 6 in the air gap 3 of the ferromagnetic core 2 is at a speed corresponding to the speed of rotation of the wind turbine shaft, therefore, at this time the induced EMF, and accordingly, the induced electric current in the coil, will be insignificant.

Процесс взведения постоянного магнита 6 идет до тех, пока зацеп вала ветродвигателя 7 и зацеп постоянного магнита 8 находятся в соприкосновении. Как только зацеп постоянного магнита 8 выйдет из контакта с зацепом вала ветродвигателя 7 под действием магнитных сил ферромагнитного сердечника 2 и постоянного магнита 6, произойдет резкий процесс возвращения постоянного магнита 6 с его зацепом 8 в исходное положение до состояния равновесия, что дает увеличенную скачкообразно скорость пересечения силовых линий магнитного потока, сконцентрированного в ферромагнитном сердечнике 2, а, следовательно, пропорционально частоте колебаний постоянного магнита 6 скачкообразно возрастет амплитуда индуцированной ЭДС, и возникающего тока в катушке 4. Колебания постоянного магнита 6 на оси 9 происходят до установившегося положения и, соответственно, величина индуцируемого тока носит затухающий характер.The process of cocking the permanent magnet 6 goes until the hook of the shaft of the wind turbine 7 and the hook of the permanent magnet 8 are in contact. As soon as the hook of the permanent magnet 8 comes out of contact with the hook of the shaft of the wind turbine 7 under the action of the magnetic forces of the ferromagnetic core 2 and the permanent magnet 6, there will be a sharp process of returning the permanent magnet 6 with its hook 8 to its original position to the equilibrium state, which gives an increased stepwise crossing speed of the lines of force of the magnetic flux concentrated in the ferromagnetic core 2, and, therefore, in proportion to the frequency of oscillations of the permanent magnet 6, the amplitudes induced electromotive force and current occurring in the coil 4. Vibrations permanent magnet 6 on the axis 9 occur before the steady-state position and correspondingly, the magnitude of the induced current is damped.

Со следующим оборотом вала ветродвигателя 1 происходит вхождение в контакт зацепа постоянного магнита 6 и зацепа вала 7 и цикл повторится.With the next revolution of the wind turbine shaft 1, the hook of the permanent magnet 6 and the hook of the shaft 7 come into contact and the cycle repeats.

Использование предлагаемой полезной модели для генерации электрической энергии в ветроэнергетических установках позволит повысить эффективность преобразования энергии ветра в электрическую энергию для тихоходных ветродвигателей со снижением металлоемкости генерирующей части устройства.Using the proposed utility model for generating electrical energy in wind power plants will improve the efficiency of converting wind energy into electrical energy for low-speed wind turbines with a decrease in the metal consumption of the generating part of the device.

Claims (1)

Устройство преобразования энергии ветра в переменный электрический ток, включающее вал ветродвигателя, ферромагнитный сердечник с воздушным зазором, индукционную катушку, нагрузочное сопротивление, постоянный магнит, отличающееся тем, что вал ветродвигателя и постоянный магнит снабжены зацепами, при этом постоянный магнит установлен на оси с возможностью поворота в воздушном зазоре ферромагнитного сердечника, а длины зацепов выполнены таким образом, что угол поворота постоянного магнита относительно установившегося положения не превышает 90 градусов.A device for converting wind energy into alternating electric current, including a wind turbine shaft, a ferromagnetic core with an air gap, an induction coil, a load resistance, a permanent magnet, characterized in that the wind turbine shaft and a permanent magnet are provided with hooks, the permanent magnet being mounted on the axis with the possibility of rotation in the air gap of the ferromagnetic core, and the lengths of the hooks are made in such a way that the angle of rotation of the permanent magnet relative to the steady state is not It rises 90 degrees.

Images