Prstencový generátor

Číslo patentu: E 16668

Dátum: 29.09.2009

Autor: Gudewer Wilko

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Predložený vynález sa týka prstencového generátora veternej elektrárne. Okrem toho sa predložený vynález týka spôsobu riadenia vetemej elektrárne apredložený vynález sa týka0002 Veterná elektráreň prostredníctvom elektrického generátora transfonnuje mechanickú prácu odoberanú z vetra na elektrickú energiu. Pritom prstencový generátor je pomaly sa otáčajúci generátor, ktorý sa zaobide bez prevodu medzi rotorom generátora a mechanickým rotorom, ktorý má listy rotora. Na tento účel má prstencový generátor veľké množstvo pólov. Počet môže byť vo veľkosti rádovo od 20 až po 84 pólov a ešte vyšší. Prstencový generátor má pritom relativne veľký priemer vporovnaní so svojím axiálnym pretiahnutim. Napríklad,prstencový generátor modernej vetemej elektrárne s menovitým výkonom 7 alebo viac megawattov má priemer na vzduchovej medzere približne 10 m, naproti tomu pretiahnutie vzduchovej medzery v axiálnom smere leží v rozsahu 1 m. Pritom vzduchová medzera je, ako je známe, medzipriestor medzi statorom a rotorom elektrického generátora. Rotor a/alebo stator zaujímajú pritom v podstate tvar prstenca, čo by mohol byť dôvod na označenie prstencový0003 Na základe pomalej rýchlosti otáčania rotora prstencového generátora vetemej elektráme, ktorá ako menovité otáčky môže ležať v rozsahu približne od 5 do 50, predovšetkým 10 až 30 otáčok za minútu, je prirodzené chladenie pomocou vrtule mechanicky pevne spojenej s rotorom vylúčené alebo prinajmenšom málo efektívne. V porovnaní s tým nech je poukázané na iné generátory, ktoré sú pri vetemých elektrárňach používané spoločne s prevodom do väčšej rýchlosti a majú menovité otáčky v rozsahu niekoľko tisíc otáčok za minútu. Riešenia takýchgenerátorov sa nedajú preniesť na pomaly sa otáčajúce prstencové generátory.0004 Z dokumentu DE 109 36 591 A 1 je generátor pre bezprevodové konvertory energie vetra známy ako vonkajší rotor. Tam je celá magnetický účinná časť generátora usporiadaná mimo gondoly. Zdôvodov chladenia je špeciálne navrhovaný vonkajší rotor, pri ktorom V radiálnom pohľade je rotor usporiadaný mimo statora. Od uloženia usporiadaného vnútristatora vedú nosné ramená krotoru usporiadanému vonku. Tieto nosné ramená rotora súsúčasne realizované ako lopatky, aby bol chladiaci vzduch dopravovaný do chladiacich kanálovstatora. Taká konštrukcia je však mimoriadne komplikovaná a nákladná.0005 Vdokumente DE 102004 046 700 B 4 je pre vetemú elektráreň s prstencovým generátorom ako vnútomým rotorom navrhované, aby bol vzduch do gondoly pretláčaný cez prieduch vkryte gondoly a cez vzduchovú medzeru prstencového generátora, aby tým bol0006 Ako na všeobecný ďalší stav techniky nech je poukázané na tieto dokumenty DE 196 36 591 Al DE 102 46 690 A 1 DE 600 21 492 T 2 DE 196 08 286 B 4 DE 600 29 977 T 2 EP 1 837 519 A 2, ako aj DE 102 33 947 A 1.0007 Na zvýšenie chladenia prstencového generátora môže stator, predovšetkým statorový prstenec, byť pripravený pre chladenie vodou, predovšetkým na vedenie vodného prúdu.Nevýhodné pritom však je, že použitím chladenia vodou vzásade jestvuje nebezpečenstvokorózie predovšetkým pre kovový predmet, ako statorový prstenec.0008 Úloha predloženého vynálezu bola preto čo najviac zdokonaliť prstencový generátor,predovšetkým zvýšiť a/alebo účinnejšie vytvarovať chladenie prstencového generátora, aleboprinajmenšom navrhnúť altematívny prstencový generátor.0009 Podľa vynálezu je prstencový generátor navrhovaný podľa nároku l. V nasledujúcom texte je na lepšie pochopenie vynálezu opísaný najprv prstencový generátor, ktorý netvorí vynález, ale je príklad, ktorý uľahčuje pochopenie vynálezu. Taký prstencový generátor vetemej elektrárne, ktorý transfonnuje mechanickú prácu odoberanú zvetra na elektrickú energiu, má stator a rotor uložený vzhľadom na stator otáčavo okolo osi otáčania. V súvislosti s prstencovým generátorom je tu používaný výraz rotor, aby boli vylúčené eventuálne zámeny smechanickým rotorom vetemej elektrárne, ktorý je v podstate vytvorený znáboja rotora aminímálne jedného, väčšinou troch listov rotora. Použitie výrazu rotor vnijakom prípade nemá poskytovať odkaz na použitý typ generátora. Výhodne je však použitý synchrónny0010 Stator má vpodstate obvodový statorový prstenec na upnutie zväzku plechov so statorovými vinutiami. Otáčavý pohyb rotora vzhľadom na stator budí vo zväzku plechov striedavé magnetické pole, čo opätovne vedie kprietoku prúdu v statorových vinutiacha spôsobujúc straty má za následok zahrievanie statora.001 Statorový prstenec má chladiace kanály na chladenie statora prúdom vzduchu. Tým je pripravené doplnkové chladenie vzduchom. Také chladiace kanály môžu byť plánované nielen na aktívne chladenie, ale aj na pasívne chladenie, alebo na kombináciu obidvoch. V prípadeaktívneho chladenia je tým na chladenie vytváraný umelý prúd vzduchu.0012 Tento prstencový generátor je vytvorený ako vnútomý rotor. Preto rotor beží vnútri statora. Napríklad, vzduchová medzera medzi rotorom a statorom je vytvorená v podstate ako krátky - plášť valca. Pod to by mohlo spadať tiež usporiadanie, pri ktorom má vzduchová medzera v axiálnom smere mierne sa zmenšujúci alebo narastajúci priemer arovná sa tým úseku kužeľa. Predovšetkým je zároveň rotor ako prstenec vradiálnom smere usporiadanývnútri rovnako prstencového statora. Stator je ako vonkajší prstenec usporiadaný pevne.0013 Výhodne sú prinajmenšom niektoré chladiace kanály pripravené na aktívne chladenie pomocou núteného prúdu vzduchu a alternatívne alebo súčasne sú niektoré chladiace kanály pripravené na pasívne chladenie pomocou vetra. Predovšetkým je plánované zariadenie, ktoré vytvára prúd vzduchu a príslušné chladiace kanály majú na aktívne chladenie otvor na prúdenie príslušného prúdu vzduchu dovnútra prípadne von. Výhodne môžu byť niektoré chladiace kanály pripravené na aktívne a iné na pasívne chladenie. Podľa vynálezu je podľa nároku l navrhovaný prstencový generátor so statorovým zvonom spojeným so statorom na vytvorenie tlakového priestoru s pretlakom alebo podtlakom na poskytnutie aktívneho prúdu vzduchu cez a/alebo pozdĺž statora a/alebo rotora na chladenie prstencového generátora. Taký statorový zvon zahŕňa teda oblasť susediaeu s prstencovým generátorom a naň nadväzujúcu, v ktorej je zo vzduchu vytváraný pretlak a tento vzduch môže unikať cez úseky v prstencovom generátore,predovšetkým cez chladiace kanály v statorovom prstenci a/alebo cez vzduchovú medzeru,takže vzniká chladiaci prúd vzduchu. Statorový zvon má obvodový, predovšetkým kruhovitý,upevňovací úsek na pripevnenie na statore, predovšetkým na statorovom prstenci. Ostatne, v podstate nezáleží na presnom tvare statorového zvona.0014 Podľa uskutočnenia má statorový prstenec vzhľadom na os otáčania vnútomý prstencový úsek na aktívne chladenie a vonkajší prstencový úsek na pasívne chladenie a statorový zvon je na statorovom prstenci pripevnený tak, že len vnútorný prstencový úsek je obtekaný aktívnym chladiacim prúdom vzduchu. Predovšetkým je statorový zvon vzhľadom na radiálny smer pripevnený vkruhovitom upevňovacom úseku medzi vnútorným avonkajším prstencovým úsekom. Vnútomý prstencový úsek je teda v podstate vnútri statorového zvona, a tým je vystavený tlakovému priestoru statorového zvona, naproti tomu vonkajší prstencovýúsek je usporiadaný mimo statorového zvona. Prúd vzduchu vyrobený prostredníctvomtlakového priestoru v statorovom zvone dosiahne preto len vnútomý prstencový úsek.0015 Mimochodom, je potrebné upozomiť nato, že v zásade tiež v statorovom zvone môže byť produkovaný podtlak vzduchu, aby vzduch bol cez otvory vprstencovom generátore0016 Výhodne je statorový zvon pripravený nato, aby niesol statorový prstenec, ktorý zasa nesie zväzok plechov so statorovými vinutiami. Zároveň môže byť statorový zvon pripevnený na statorovom prstenci a na nosníku stroja vo vetemej elektrární. Statorový prstenec by bol v tomto prípade pripevnený na nosníku stroja prostredníctvom statorového zvona. Ostatne, statorový zvon ale nie je obmedzený na vytvorenie vtvare zvona, ale môže prijať tiežvšeobecný tvar poklopu alebo podobne.0017 Podľa ďalšieho uskutočnenia je v statorovom zvone plánovaný minimálne jeden otvor na ventilátor s ventilátorom. Pomocou takého ventilátora môže byť vzduch fúkaný do tlakového priestoru, aby na chladenie prstencového generátora bolo vytvorené prúdenie vzduchu cez a/alebo pozdĺž statora a/alebo rotora. Alternatívne sa môže taký ventilátor postarať dokonca o podtlak vzduchu v tlakovom priestore, aby bolo vyrobené opačné prúdenie vzduchu. Právetak môžu byt v statorovom zvone plánované dva alebo viaceré ventilátory.0018 Výhodne prebiehajú niektoré alebo všetky chladiace kanály axiálne vzhľadom na os otáčania. Tým je prstencový generátor prinajmenšom čiastočne v axiálnom smere pripravený na0019 Výhodne je veľké množstvo chladiacich kanálov usporiadané koncentricky okolo osiotáčania a tvorí minimálne jednu prstencovú chladiacu oblasť.0020 Podľa ďalšej formy uskutočnenia sa prstencový generátor vyznačuje tým, že statorový prstenec má vzhľadom na os otáčania vradiálnom smere vnútomý avonkajší avoliteľne stredný, stabilizujúci nosný kruh, pričom medzi dvoma nosnými kruhmi je vytvorená kruhovitá chladiaca oblasť. Statorový prstenec je tým rozdelený na stabilizujúce a chladiace oblastí. Sú vytvorené prinajmenšom dva nosné kruhy, medzi ktorými je vytvorená - vpodstate tiež prstencová - chladiaca oblasť. Pri použití stredného nosného kruhu môžu byť plánované dokonca dve prstencová chladiace oblasti, a to jedna medzi stredným avonkajšim nosnýmkruhom alebo druhá medzi stredným a vnútomým nosným kruhom. Nosné kruhy sú vytvorené

MPK / Značky

MPK: F03D 9/00, H02K 9/04, H02K 5/20, F04D 29/58, H02K 7/18

Značky: generátor, prstencový

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/42-e16668-prstencovy-generator.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Prstencový generátor</a>

Podobne patenty