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DE10140516A1 - Wind-powered electrical energy generator has stator provided with electromagnetic windings cooperating with permanent magnets or electromagnets of wind turbine rotor - Google Patents

Wind-powered electrical energy generator has stator provided with electromagnetic windings cooperating with permanent magnets or electromagnets of wind turbine rotor

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Abstract

The energy generator has a wind turbine rotor (7), which rotates about a vertical axis, provided with anemometric pockets (8) of equal size and spacing and a stator attached to a sleeve (3), provided with electromagnetic windings (12) of similar size and spacing, cooperating with permanent magnets (13) or electromagnets of the wind turbine rotor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs. The invention relates to a device according to the Preamble of the claim.

Die Einsparungen der verschiedenen Formen der Energie sind von großer Bedeutung. Unformung mit kleinen Abmessungen und größerer Quantität elektrischer Energie lassen sich besser in der Nähe von Wohnhäusern und landwirtschaftlichen Betrieben nützen. The savings of different forms of energy are of great importance. Deformation with small dimensions and greater quantity of electrical energy can be better in the Take advantage of the proximity of residential houses and farms.

Bekannt sind die verschiedenen Einrichtungen für die Umformung der Windenergie in Elektroenergie, die mit der horizontalen Achse der Rotors arbeiten. The various institutions for the Conversion of wind energy into electrical energy using the horizontal axis of the rotor.

Die Umformer mit den Luftschrauben haben zu große Abmessungen. Sie haben relativ kleine Koeffizienten der Umformung. Außerdem haben sie negative Auswirkungen für die Umwelt wegen des Ultraschalls. The converters with the propellers are too big Dimensions. They have relatively small coefficients of Forming. They also have a negative impact on the Environment because of ultrasound.

Die Mehrheit der Umformer mit vertikalen Achse haben noch kleinere Koeffizienten der Umformung als die Umformer mit horizontalen Achse. The majority of vertical axis converters still have lower conversion coefficients than the converters with horizontal axis.

Die nächste technische Entscheidung ist ein Windmesser mit anemometrischen Tassen. The next technical decision is to use an anemometer anemometric cups.

Der Windmesser besteht aus einer vertikalen Achse und dem Rotor auf dieser Achse und den anemometrischen Tassen. Die anemometrische Tassen haben die gleichen Abstände zur Achse und gleichwinklige Abstände zwischen sich. Die anemometrischen Tassen haben gleiche Formen und Abmessungen und ihre Quantität ist normalerweise paarig. The anemometer consists of a vertical axis and the Rotor on this axis and the anemometric cups. The anemometric cups have the same distances to the axis and equidistant distances between them. The anemometric Cups have the same shapes and dimensions and their quantity is usually paired.

Die Drehung der anemometrischen Tassen mit dem Rotor geschieht durch die Einwirkung des Luftstroms auf die geöffneten Teil der Tassen. Gleichzeitig wirkt der Luftstrom auch auf die anderen Teile der Tassen ein, bremsend aber mit geringerer Kraft. The rotation of the anemometric cups with the rotor happens through the action of the air flow on the open Part of the cups. At the same time, the air flow also affects the other parts of the cups, but braking with less force.

Die Einwirkung auf die geöffneten Teile ist beschleunigend und die auf die anderen Teile bremsend. The action on the opened parts is accelerating and braking on the other parts.

Dadurch ist der Koeffizient bei dieser alten Konstruktion zu klein. As a result, the coefficient for this old construction is too small.

Aufgabe der Erfindung ist ein Umformer mit einen höheren Koeffizienz zu schaffen. The object of the invention is a converter with a higher one To create efficiency.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit die Ansprüche gelöst. This task is accomplished by a facility with the claims solved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Embodiments of the invention are in the drawings are shown and are described in more detail below.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 den Umformer der Windenergie in die Elektroenergie (Draufsicht). Fig. 1 shows the converter of wind energy into electrical energy (top view).

Fig. 2 den Umformer der Windenergie in die Elektroenergie (Durchschnitt A-A). Fig. 2 shows the converter of wind energy into electrical energy (average AA).

Fig. 3 den Umformer der Windenergie in die Elektroenergie (Gesamtabsicht-Oksanometrie). Fig. 3 shows the converter of wind energy into electrical energy (total intent oksanometry).

Am oberen Ende der Stange 1, die seine Oberfläche 2 hat, ist eine metallische Buchse 3 befestigt. Auf der metallischen Buchse 3 ist einen Stator 14 befestigt. Zwischen dem Stator 14 und dem Schutzgehäuse 9 sind zwei Kugellager 4 angebracht und zwischen dem Stator 14 und der Befestigung 6 des Windrades (Rotor) 7 sind zwei weitere Kugellager 5 montiert. Auf dem Stator 14 befinden sich die elektromagnetische Wicklungen 12. Sie haben alle gleiche Abmessungen, Abstände und gleichwincklinge Abstände zwischen sich. Die einzelnen Wicklungen 12 sind mit einander verbunden. Die endlichen Ausgänge haben Abschlussklemmen (auf den Zeichnungen nicht ausgeführt). Die Dauermagneten 13 haben gleiche Abmessungen, gleiche Abstände zur Oberfläche 2 der Stange 1 und haben unter sich gleichwinklige Abstände. Die anemometrische Tassen 8 sind auf dem Windrad (Rotor) 7 befestigt und haben gleiche Abmessungen und Formen, gleiche Abstände zur Oberfläche 2 der Stange 1 und gleichwinklige Abstände unter einander. Jede anemometrische Tasse hat einen für den Windstrom vorderen, kegelförmiger geschlossenen Teil und einen hinteren, runder geöffneten Teil. At the upper end of the rod 1 , which has its surface 2 , a metallic bush 3 is attached. A stator 14 is attached to the metallic socket 3 . Two ball bearings 4 are attached between the stator 14 and the protective housing 9 and two further ball bearings 5 are mounted between the stator 14 and the fastening 6 of the wind wheel (rotor) 7 . The electromagnetic windings 12 are located on the stator 14 . They all have the same dimensions, distances and equally angular distances between them. The individual windings 12 are connected to one another. The finite outputs have termination terminals (not shown on the drawings). The permanent magnets 13 have the same dimensions, the same distances from the surface 2 of the rod 1 and have mutually equiangular distances. The anemometric cups 8 are fastened on the wind wheel (rotor) 7 and have the same dimensions and shapes, the same distances from the surface 2 of the rod 1 and the same-angle distances from one another. Each anemometric cup has a conical closed part at the front for the wind flow and a rear, round open part.

Im Schutzgehäuse 9 befindet sich ein runder Hohlraum. Er ermöglicht die freie Drehung des Windrades (Rotor) 7 und der anemometrischen Tassen im Schutzgehäuse 9. Das Schutzgehäuse 9 bedeckt etwa 235° der Bewegungsbahn der anemometrische Tassen 8. Etwa 125° dieser Bewegungsbahn bleiben geöffnet. There is a round cavity in the protective housing 9 . It enables free rotation of the wind wheel (rotor) 7 and the anemometric cups in the protective housing 9 . The protective housing 9 covers approximately 235 ° of the path of movement of the anemometric cups 8 . About 125 ° of this trajectory remain open.

Das Schutzgehäuse 9 ist mit den ergänzenden Windempfänger 10 und mit dem Luftzuführungsrohr 11 ausgerüstet. Die normale Richtung des ergänzenden Windsempfängers 10 und die normale Richtung in der Mitte des geöffneten Sektors des Schutzgehäuse 9 wirken immer zusammen Der ergänzende Windempfänger 10 verschmälert sich von der Anfangsöffnung bis zum Übergang in das Luftzuführungsrohr 11, das in einem Winkl von 90° zur Anfangsöffnung verläuft. Das Luftzuführungsrohr 11 endet beim Punkt "b" im geöffneten Teil des Schutzgehäuse 9. Der geöffnete Teil des Schutzgehäuses hat seinen Anfang beim Punkt "a". Das Schutzgehäuse 9 ist mit dem Windfahne 15 ausgerüstet. The protective housing 9 is equipped with the supplementary wind receiver 10 and with the air supply pipe 11 . The normal direction of the supplementary wind receiver 10 and the normal direction in the center of the open sector of the protective housing 9 is always cooperate The supplementary wind receiver 10 narrows from the initial opening to the passage in the air supply pipe 11 which extends in a Winkl of 90 ° to the top opening , The air supply pipe 11 ends at point "b" in the open part of the protective housing 9 . The opened part of the protective housing starts at point "a". The protective housing 9 is equipped with the wind vane 15 .

Wenn der Wind weht, zeigt die Windfahne 15 in Richtung des Windes und entsprechend ändert sich auch die Lage des Schutzgehäuses 9, so dass der Wind immer in die Mitte des geöffneten Teils des Schutzgehäuses 9 und den ergänzenden Windempfänger 10 trifft. Der Windstrom, der auf den ergänzenden Windempfänger 10 trifft, verändert seine Richtung entsprechend dem Luftzuführungsrohr 11 um 90° und wirkt auf die geöffneten Teile der anemometrischen Tassen. When the wind blows, the wind vane 15 points in the direction of the wind and the position of the protective housing 9 also changes accordingly, so that the wind always hits the center of the open part of the protective housing 9 and the supplementary wind receiver 10 . The wind stream that strikes the supplementary wind receiver 10 changes its direction according to the air supply pipe 11 by 90 ° and acts on the opened parts of the anemometric cups.

Unter der Wirkung des Windstromes auf die geöffnete Teile der anemometrische Tassen 8 entsteht der Drehmoment und die Tassen 8 drehen sich zusammen mit dem Windrad (Rotor) 7 und den Dauermagneten 13, die in Beziehung zu den elektromagnetischen Wicklungen 12 stehen. Dabei bremst der Windstrom die anemometrische Tassen 8 in dem Abschnit der Bewegungsbahn, in dem sie sich gegen den Windstrom bewegen, nicht, weil sie sich hier in dem bedeckten Teil des Schutzgehäuses 9 befinden. Die Zuführung des ergänzenden Luftstroms in das Schutzgehäuses 9 im Winkl von 90° zum Hauptluftstrom schafft einen zusätzlichen Drehmoment und dadurch wird der Koeffizient der Umformung der Windenergie in die Elektroenergie bedeutend erhöht. The torque is generated under the action of the wind current on the opened parts of the anemometric cups 8 and the cups 8 rotate together with the wind wheel (rotor) 7 and the permanent magnets 13 , which are in relation to the electromagnetic windings 12 . The wind current does not brake the anemometric cups 8 in the section of the movement path in which they move against the wind current, because they are located here in the covered part of the protective housing 9 . The supply of the supplementary air flow into the protective housing 9 at an angle of 90 ° to the main air flow creates an additional torque and as a result the coefficient of the conversion of the wind energy into the electrical energy is significantly increased.

Im laufe des Rotordrehungprozeses drehen sich die Dauermagneten 13 zusammen mit dem Windrad (Rotor) 7 und in Verhältnis zu den elektromagnetischen Wicklungen 12. In the course of the rotor rotation process, the permanent magnets 13 rotate together with the wind wheel (rotor) 7 and in relation to the electromagnetic windings 12 .

Dadurch entsteht der Elektrostrom (Induktionstrom). Anstelle der Dauermagneten 13 kann man Elektromagneten mit Vormagnetisierung als Alternative benutzen. Das ist jedoch die bedeutend kompliziertere Variante. Statt der Windfahne 15 kann eine andere Windfahne benutzt werden. In diesem Falle sind die Windfahne und das Schutzgehäuse 9 mit einem Gleichstellmotor verbunden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer genaueren Ausrichtung des Schutzgehäuses 9. This creates the electric current (induction current). Instead of the permanent magnet 13 , electromagnets with pre-magnetization can be used as an alternative. However, this is the much more complicated variant. Instead of the wind vane 15 , another wind vane can be used. In this case, the wind vane and the protective housing 9 are connected to an equalizing motor. This results in the possibility of a more precise alignment of the protective housing 9 .

Claims (8)

1. Der Umformer der Windenergie in die Elektroenergie, der aus einer vertikalen Achse, einem Windrad (Rotor) 7 und den anemometrische Tassen 8 bestehet, welche die gleichen Abmessungen und Abstände zur Achse und gleichwinklige Abstände zwischen sich haben, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Buchse 3 der Stator 14 befestigt ist der ausgerüstet ist mit den elektromagnetischen Wicklungen 12, welche die gleichen Abmessungen und die gleichwinkligen Abstände zwischen sich haben. 1. The converter of wind energy into electrical energy, which consists of a vertical axis, a wind wheel (rotor) 7 and the anemometric cups 8 , which have the same dimensions and distances to the axis and equidistant distances between them, characterized in that on the Socket 3 of the stator 14 is attached and is equipped with the electromagnetic windings 12 , which have the same dimensions and the same angular distances between them. 2. Der Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer mit der Vorrichtung ausgerüstet ist, die aus dem Schutzgehäuse 9, mit dem ergänzenden Windempfänger 10, dem Luftzuführungsrohr 11 und der Windfahne 15 besteht, welche mittels des Kugellagers 4 auf dem Stator 14 befestigt ist. 2. The converter according to claim 1, characterized in that the converter is equipped with the device consisting of the protective housing 9 , with the additional wind receiver 10 , the air supply pipe 11 and the wind vane 15 , which by means of the ball bearing 4 on the stator 14th is attached. 3. Der Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad (Rotor) 7 mit Dauermagneten 13 oder Elektromagneten ausgerüstet ist, wobei beide gleiche Abmessungen und gleichwinklige Abstände zwischen sich haben. 3. The converter according to claim 1, characterized in that the wind wheel (rotor) 7 is equipped with permanent magnets 13 or electromagnets, both having the same dimensions and equiangular distances between them. 4. Der Umformer nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse 9 die Form eines runden Hohlraums bedeckt mit der Möglichkeit der frei Drehung des Windrades (Rotor) 7 und der anemometrischen Tassen 8 im Hohlraum, wobei etwa 235° der Bewegungsbahn der Tassen 8 bedeckt und 125° geöffnet sind. 4. The converter according to claim, characterized in that the protective housing 9 covers the shape of a round cavity with the possibility of free rotation of the wind wheel (rotor) 7 and the anemometric cups 8 in the cavity, covering about 235 ° of the path of movement of the cups 8 and are open at 125 °. 5. Der Umformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführungsrohr 11 eine Biegung von 90° hat und dadurch auch den Windstrom um 90° umleitet in die Richtung des Hauptwindstromes und dadurch den anemometrischen Tassen 8 einen zusätzlichen Anstoss gibt. 5. The converter according to claim 2, characterized in that the air supply pipe 11 has a bend of 90 ° and thereby also redirects the wind flow by 90 ° in the direction of the main wind flow and thereby gives the anemometric cups 8 an additional impetus. 6. Der Umformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windfahne 15 das Schutzgehäuse 9 automatisch so ausrichtet, daß der Wind immer auf die geöffneten Teile der anemometrische Tassen 8 trifft. 6. The converter according to claim 2, characterized in that the wind vane 15 automatically aligns the protective housing 9 so that the wind always strikes the open parts of the anemometric cups 8 . 7. Der Umformer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das um 90° gebogene zusätzliche Luftzuführungsrohr 11 sich in Richtung des Hauptluftstromes verjüngt. 7. The converter according to claim 5, characterized in that the additional air supply pipe 11 bent by 90 ° tapers in the direction of the main air flow. 8. Der Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad (Rotor) 7 mittels des Kugellagers 5 auf dem Stator 14 befestigt ist. 8. The converter according to claim 1, characterized in that the wind wheel (rotor) 7 is fixed by means of the ball bearing 5 on the stator 14 .
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