DE3402035A1

DE3402035A1 - Rotor zum umwandeln der energie des natuerlichen windes in nutzbare elektrische energie

Info

Publication number: DE3402035A1
Application number: DE19843402035
Authority: DE
Inventors: Uwe 2251 Schwabstedt Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-21
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1985-07-25

Description

Rotor zum Umwandeln der Energie des natürlichen
Windes in nutzbare elektrische Energie Die Erfindung betrifft einen Rotor zum Umwandeln der Energie des natürlichen Windes in nutzbare elektrische Energie, bestehend aus einem Windrotor vorzugsweise aus einem Wrtikal-Doppel-Rotor der modernen aerodynamischen Art z.B. dem Hansen-Vertikal-Doppel-Rotor und einem Generator, der als Ringgenerator in die untere Endscheibe integriert ist.
Rotoren dieser Art sind seit langem in vielen Variationen bekannt. Einachser: Savoniusrotor, Dariusrotor u.s.w.
Zweiachser: Hansen-Vertikal-Doppel-Rotor, Krüger-Rotor, Herter-Rotor, Burgdorf-Rotor, Christie-Rotor u.s.w.
Hbrizontalachser: z.B. Growian Rotoren dieser Arten benötigen ein Übersetzungsgetriebe zum Antrieb von Generatoren, da Elektrogeneratoren höhere Drehzahlen benötigen,als die Windrotoren sie zu leisten vermögen. Das kostet einen Teil der Windenergie. Bei niedriger Windgeschwindigkeit macht sich dieses besonders negativ bemerkbar.
Bei den Vertikal-Doppel-Rotoren kommt noch ein weiterer negativer Aspekt hinzu: es werden: weitere Getriebe für die Synchronisierung der beiden Vertikalrotoren benötigt, welches wieder einen Teil der Windenergie b;enötigt, was sich wiederum besonders bei niednger Windgeschwindigkeit negativ bemerkbar macht. Alle Getriebe verursachen Geräusche, die oft sehr störend empfunden werden und einen Betrieb in Wohngebieten ausschließen. Die Windrotoren aller Arten und Typen konnten sich, weil sie zu teuer sind, auf dem Markt nicht durchsetzen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, Rotoren zu schaffen, die die Energie des natürlichen Windes in nutzbare Energie umwandeln, die geräuschlos sind, einen besseren Wirkungsgrad haben und ohne die oben erwähnten Nachteile arbeiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Übersetzungs und Synchronisierungsgetriebe vollkommen entfallen. Die Vertikal-Rotoren erhalten mind.estens unten Endscheiben, die dafür sorgen, daß das Nutzungsverhältnis wesentlich verbessert wird. Ohne Endscheiben geht ein Teil der Windströmung oben und unten verloren (Höhen-Breitenverhältnis). Dieses wurde im Wind.
kanal bei den Flettnerrotoren eingehend untersucht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die untere Endscheibe als Rotor im Sinne eines Synchron-oder Asynchron-Elektromotors ausgebildet wird. Der Stator und. die Drehstromwicklung werden U förmiig über den äußeren Rand des Rotors (Endscheibe unten) angebracht, sodaß das Drehfeld der Stern- oder Dreieckswicklung linear in Drehrichtung des Vertikal-Windrotors wirkt. Die Windrotoren sind so in der Lage, die Energie berührungslos und geräuschlos und ohne Getriebe direkt an den Verbraucher oder an das E-Netz abzugeben.
Um die Leistung des Windrotors der jeweiligen Windgeschwindigkeit anzupassen, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß verschieden starke Wicklungen angebracht werden, die nach Bedarf automatisch zu- bzw. abgeschaltet werden.
Der Rotor (Endscheibe) kann durch seinen großen Umfang (3 - 30 m) problemlos jede elektrische Leistung abgeben, die der Rotor auch bei Sturm erzeugt.
In weiterer Ausgestaltung der Er.findumg wird vorgeschlagen, daß bei Inselbetrieb der Rotor (Endscheibe) mit Permanent-Mag neten versehen wird, um netzunabhkngig auch kleinste Windgeschwindigkeiten in Nutzenergie umzuwandeln. Jedoch könnten auch hier große Leistungen erzeugt werden, da auf einer Länge von 3 - 30 m viele Permanentmagnete angebracht werd.en können.
Die Leistungsabnahme kann elektrisch genau auf die Leistungskurve des jeweiligen Windrotors angepasst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Rotor (Endscheibe) gleichzeitig als Bremsscheibe zu nutzen.
Durch den großen Durchmesser der Bremsscheibe ist ein problemloses Abbremsen auch bei Strrm möglich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Anker (Scheibe) eines Horizontalachsers mit einer aerodynamischen Verkleidung zu versehen. Die Erfindung wird anhand der gezeichneten Ausführungsbeispiele erläutert.
In der Zeichnung 1 ist ein Vertikal-Doppelrotor abgebildet. Der Mast 2 hält zwei Vertikalrotoren 3 + 4 mit den Endscheiben 5 + 6 die gleichzeitig Teil der Stromgeneratoren und Scheibenbremsen sind 7. Kupferwicklung Stator 8, Stromanschluß 9.
In der Zeichnung 2 ist ein 2-Blatt Horizontalrotor abgebildet. Er besteht aus dem Mast lo, dem Rotorflügel 11, dem Lager 12, der Bremse 13, dem Ring oder Scheibengenerator 14 bestehend aus Stator 15 und Scheibenanker 16 und den elektrischen Leitungen 17, der Scheibenbremse 18, den Hauben 19 und. 20.
In der Zeichnung 3 ist der Scheibenanker 21 mit Permanentmagneten bestückt 22, Stator mit Kupferwicklung 23, hydraulischer und oder mechanischer Bremse 24.

Claims

Patentansprüche 1) Rotor zum Umwandeln der Energie des natürlichen Windes in nutzbare elektrische Energie, bestehend aus einem Windrotor und einem integrierten Scheiben- oder Ringgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie berührungslos, direkt und ohne irgendwelcher Gebtriebe von der Scheibe des Windrotors erzeugt wird.
2Y Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe als Rotor und Anker im Sinne des Generators ausgebildet ist.
3» Rotor nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwicklungen des Stators so gewickelt und angeordnet sind, daß sie als Linearmotor in Drehrichtung des Windrotors angeordnet sind.
4) Rotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator als Synchron- oder Asynchrongenerator ausgeführt ist.
5)) Rotor nach ANspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor und Anker mit Permanentmagneten versehen ist
6) Rotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor gleichzeitig als Bremsscheibe genuitzt wird.
7) Rotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator mit verschieden starken Kupferwicklungen ausgeführt ist.
8) Rotor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator so angeordnet ist, daß er verstellt werden bann zur automatischen Leistungsabnahme und Regulierung.
9) Rotor nach Anspruch' 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker bzw. die Scheibe gleichzeitig als aerodynamische Haube ausgestaltet ist.