Ветровая система генерирования электроэнергии, система постоянных магнитов и преобразователь электроэнергии в механическую силу

Ветровая система генерирования электроэнергии, система постоянных магнитов и преобразователь электроэнергии в механическую силу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к ветровой системе генерирования электроэнергии, вариантам системы позиционирования постоянных магнитов и к преобразователю электроэнергии в механическую силу и, более конкретно, к системе генерирования электроэнергии, основанной на принципе работы линейного электродвигателя, вариантам позиционирования постоянных магнитов и преобразователю электроэнергии в механическую силу для предпочтительного использования в ветровой системе генерирования электроэнергии.

Описанный здесь принцип "преобразователя электроэнергии в механическую силу" включает и устройство, выполняющее функцию генерирования электроэнергии посредством преобразования механической энергии в электроэнергию, и устройство, выполняющее функцию электродвигателя, преобразующего электроэнергию в механическую энергию, а также включает устройство, выполняющее обе функции.

Предшествующий уровень техники

В публикации патента Японии № Н3-10037 (далее называемой патентной публикацией 1) описан ветровой генератор, в котором вал крыльчатки соединен с зубчатым венцом; солнечное зубчатое колесо, расположенное на том же валу, что и крыльчатка, вращается множеством сателлитов, входящих в зацепление с зубчатым венцом с внутренней стороны; вал солнечного зубчатого колеса соединен с силовым генератором. Эти зубчатый венец, сателлиты и солнечное зубчатое колесо составляют планетарную редукторную передачу, и скорость вращения крыльчатки, соединенной с зубчатым венцом, понижается планетарной редукторной передачей и передается силовому генератору. Таким образом, силовой генератор эффективно работает в условиях низкой скорости вращения крыльчатки при слабом ветре.

В публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № 2001-132617 (далее называется патентной публикацией 2) описан ветровой силовой генератор, содержащий вал крыльчатки и верхнюю и нижнюю крыльчатки, установленные концентрически снаружи от оси вращения, при этом передние кромки верхней и нижней крыльчаток обращены в противоположные направления относительно друг друга. Поскольку они могут сильно принимать воздействие ветров и верхней, и нижней крыльчаткой в обоих направлениях ветра, генерирование электроэнергии может осуществляться эффективно. Кроме того, описано, что крыльчатка подвешена с использованием отталкивающей силы магнитов для вращения с низким трением.

Патентная публикация 1: Публикация патента Японии № Н3-10037.

Патентная публикация 2: Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2001-132617.

Описание изобретения

Ветры, используемые для работы ветровых силовых генераторов и представляющие собой природное явление, колеблются в широком диапазоне от слабых ветров до сильных ветров. Таким образом, требуется, чтобы ветровые силовые генераторы быстро реагировали на эти колебания. В области обычных ветровых силовых генераторов для соответствия такому широкому диапазону колебаний ветров используют генераторы, имеющие способность соответствовать широкому диапазону чисел вращения. Однако в практическом использовании нет силового генератора, который может реагировать на колебания в широком диапазоне от слабых ветров до сильных ветров. Ветровой силовой генератор, соответствующий указанной выше патентной публикации 1, способен создавать эффективное усиление посредством подачи энергии вращения на зубчатый венец, который представляет собой выходную сторону планетарного редуктора, и выдачи мощности от стороны солнечного зубчатого колеса. Однако в условиях слабого ветра он останавливается из-за недостаточности крутящего момента. Таким образом, он не может генерировать электроэнергию, пока не будет дуть сильный ветер, преодолевающий сопротивление статического трения. Кроме того, поскольку он требует передачи крутящего момента от периферийных продольных лопастей центральному валу при помощи несущего вала и т.д., вес крыльчатки становится большим, что затрудняет вращение при слабом ветре.

Настоящее изобретение направлено на получение ветровой системы генерирования электроэнергии, обеспечивающей эффективное генерирование электроэнергии, в которой вращение крыльчатки не прекращается при таком слабом ветре, при котором обычные генераторы останавливаются. Кроме того, оно направлено на получение преобразователя электроэнергии в механическую силу, который пригоден для использования в таких системах генерирования электроэнергии.

Обычные ветровые силовые генераторы, включая ветровые силовые генераторы, описанные в патентных публикациях 1, 2, сильно зависят от условий природной среды, таких как сила ветра. Таким образом, места их расположения ограничены географическими условиями. Для снижения вероятности повреждения ветрами крыльчатки удерживаются тонкими каркасами и т.д. и открыты для внешней среды. Таким образом, в случае возникновения тайфуна и т.д. существует возможность повреждения крыльчаток. Настоящее изобретение направлено на получение силового генератора, имеющего крыльчатки, который допускает вращение крыльчаток независимо от ветра, обеспечивает защиту от тайфуна и т.д. и эффективное генерирование электроэнергии независимо от географических условий, связанных с природной средой, таких как направление ветра и сила ветра и т.д.

Ветровая система генерирования электроэнергии, соответствующая настоящему изобретению, содержит каркас, крыльчатку, с возможностью вращения удерживаемую каркасом, множество возбуждающих магнитов, выровненных с одинаковыми интервалами относительно центра вращения на каркасе или на крыльчатке, и катушки, выровненные по окружности на другом компоненте, при этом относительное движение возбуждающих магнитов и катушек на небольшом расстоянии друг от друга вызывает генерирование электроэнергии по принципу, обратному принципу действия линейного электродвигателя. Возбуждающими магнитами могут быть постоянные магниты или электромагниты.

В этой ветровой системе генерирования электроэнергии предпочтительно, чтобы возбуждающие магниты были выровнены по окружности вблизи периферии или средней части крыльчатки, чтобы кольцеобразный элемент был расположен вблизи возбуждающих магнитов на каркасе и чтобы на кольцеобразном элементе были расположены катушки. Предпочтительно, чтобы эти возбуждающие магниты были расположены с интервалом вдоль периферии.

Кроме того, предпочтительно, чтобы кольцеобразный элемент, на котором установлены катушки, обеспечивал расположение катушек парами, чтобы возбуждающие магниты находились между ними, и располагался вдоль окружности крыльчатки, чтобы катушки, установленные на одной стороне кольцеобразного элемента, и катушки, установленные на другой стороне кольцеобразного элемента, были подразделены на множество групп катушек, выровненных попеременно или циклически соответственно для генерирования переменного тока, и чтобы катушки, установленные на одной стороне и имеющие заданную фазу, и катушки, установленные на другой стороне и имеющие фазу, соответствующую заданной фазе, были смещены по окружности в шахматном порядке, и чтобы катушки, установленные на одной стороне, и катушки, установленные на другой стороне и имеющие фазу, соответствующую указанной фазе, были соединены последовательно.

Предпочтительно, чтобы катушки, установленные на одной стороне, и катушки, установленные на другой стороне, были подразделены соответственно на первую группу катушек, вторую группу катушек и третью группу катушек, которые циклически выровнены таким образом, чтобы генерировался трехфазный переменный ток и чтобы первая группа катушек, установленных на одной стороне, была смещена в шахматном порядке таким образом, чтобы она была обращена ко второй группе катушек, установленных на другой стороне, или к третьей группе катушек, установленных на другой стороне. Кроме того, предпочтительно, чтобы кольцеобразный элемент имел множество элементов кольца заданной длины, соединенных в одно конфигурированное тело, причем каждый элемент кольца содержит сердечник, состоящий из наложенных друг на друга металлических пластин, при этом катушки состоят из провода, намотанного на внешнюю поверхность пластин, и синтетической смолы, скрепляющей сердечник и обмотки в один элемент.

Предпочтительно ветровая система генерирования электроэнергии устроена таким образом, что между периферией или средней частью крыльчатки и каркасом расположено кольцевое несущее средство для удерживания, по меньшей мере, части веса крыльчатки с возможностью вращения крыльчатки.

Такое несущее средство может содержать группу качения или группу скольжения, расположенную или на каркасе, или на крыльчатке, и направляющую дорожку, которая входит в контакт с группой качения или с группой скольжения, расположенной на другом компоненте. Кроме того, указанное несущее средство может содержать первую магнитную группу, расположенную на каркасе, и вторую магнитную группу, расположенную на крыльчатке таким образом, что они отталкивают друг друга. Кроме того, предпочтительно, чтобы первая магнитная группа была выровнена по существу непрерывно по окружности каркаса, чтобы крыльчатка имела множество лопастей, ориентированных в радиальном направлении, и чтобы вторая магнитная группа была выровнена в радиальном направлении для удерживания крыльчаток.

В ветровой системе генерирования электроэнергии, соответствующей настоящему изобретению, предпочтительно применять средство для регулирования пространства (зазора).

Предпочтительно, чтобы система была устроена таким образом, чтобы во временных условиях слабого ветра в часть или во все катушки подавался ток для создания действия возбуждающих магнитов и катушек по принципу линейного электродвигателя и передачи крыльчатке вращающего момента.

Предпочтительно, чтобы несущее средство содержало кольцевую направляющую, имеющую центр, находящийся в центре вращения, или на каркасе, или на крыльчатке, и ползун, расположенный на другом компоненте и движущийся вдоль направляющей.

Согласно второму аспекту, ветровая система генерирования электроэнергии, соответствующая настоящему изобретению, содержит каркас, крыльчатку, удерживаемую с возможностью вращения каркасом, и генератор электроэнергии для генерирования электроэнергии благодаря вращению крыльчатки, при этом или каркас, или крыльчатка имеет кольцевую направляющую, центр которой находится в центре вращения крыльчатки, и другой из этих компонентов имеет ползун, движущийся вдоль направляющей.

В случае, когда направляющая и ползун удерживают крыльчатку с возможностью ее вращения, предпочтительно, чтобы направляющая и ползун представляли собой линейную шариковую опору скольжения. Предпочтительно, чтобы кольцевая направляющая имела ровные направляющие поверхности на ее обеих сторонах и чтобы ползун имел направляющие ролики, катящиеся по направляющим поверхностям и вращающиеся вокруг вертикальной оси. Более предпочтительно, чтобы центр вращения крыльчатки был ориентирован в горизонтальном направлении, хотя, несомненно, он может быть ориентирован в вертикальном направлении.

Согласно первому аспекту преобразователь электроэнергии в механическую силу, соответствующий настоящему изобретению, содержит движущуюся часть и части статора, расположенные с обеих сторон от движущейся части, при этом магнитные части, состоящие из пары с полюсом N и полюсом S на обеих сторонах движущихся частей, расположены так, что положения полюса N и полюса S чередуются вдоль окружности движущейся части. Предпочтительно в таком преобразователе электроэнергии в механическую силу соседние магнитные части соединены немагнитным материалом. Кроме того, описанная здесь "движущаяся часть" включает и вращающуюся часть, и движущуюся по прямой.

При позиционировании постоянных магнитов, при котором одна поверхность постоянных магнитов расположена параллельно одним полюсом, между постоянными магнитами помещают магнитные тела, длина которых меньше толщины постоянных магнитов.

Согласно второму аспекту преобразователь электроэнергии в механическую силу, соответствующий настоящему изобретению, имеет части статора по обе стороны от магнитного полюса движущейся части, и катушки статора, намотанные на обеих частях статора, перекрещиваются друг с другом между одинаковыми фазами. В этих случаях предпочтительно, чтобы фаза одной катушки статора была задана в порядке u-z-v-x-w-y и чтобы фаза другой катушки статора была задана в порядке x-w-y-u-z-v. То есть они выровнены так, что они обращены в противоположном положении и катушки статора обеих сторон перекрещиваются друг с другом между одинаковыми фазами.

Согласно третьему аспекту ветровая система генерирования электроэнергии, соответствующая настоящему изобретению, содержит множество лопастей, кольцевой несущий элемент для удерживания лопастей, выровненных по окружности, направляющий элемент для удерживания несущего элемента, обращенный к несущему элементу, возбуждающие магниты, расположенные или на несущем элементе, или на направляющем элементе, и катушки, расположенные на другом элементе, для генерирования электроэнергии при движении относительно возбуждающих магнитов, при этом она не имеет вала в центре относительно лопастей.

Согласно третьему аспекту преобразователь электроэнергии в механическую силу, соответствующий настоящему изобретению, содержит движущуюся часть, части статора, расположенные по обе стороны от движущейся части, отталкивающие магниты стороны движущейся части, расположенные так, что они движутся вместе с движущейся частью, и отталкивающие магниты стороны статора, отталкивающие магниты стороны движущейся части, при этом или отталкивающие магниты стороны движущейся части, или отталкивающие магниты стороны статора расположены таким образом, что они отталкивают движущуюся часть в нейтральное положение. В этом случае отталкивающие магниты стороны статора могут быть расположены парами, воздействующими на магниты движущейся части. Кроме того, отталкивающие магниты стороны движущейся части могут быть расположены парами, воздействующими на отталкивающие магниты стороны статора.

Кроме того, предпочтительно, чтобы средство регулирования зазора автоматически поддерживало зазор между возбуждающими магнитами и катушками в пределах заданного диапазона, когда размеры каркаса или крыльчатки изменяются в соответствии с изменением температуры окружающей среды.

В этом случае предпочтительно, чтобы средство регулирования зазора автоматически регулировало зазор между возбуждающим магнитом и катушками, увеличивая зазор при слабых ветрах и уменьшая зазор при сильных ветрах.

Кроме того, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, часть групп катушек была смонтирована последовательно/параллельно с возможностью переключения, генерируя низкие напряжения в параллельных линиях при слабых ветрах и высокие напряжения в последовательных линиях при сильных ветрах.

Генератор электроэнергии с использованием крыльчатки содержит вертикальный канал для воздушного потока, причем его верхняя часть и нижняя часть сообщаются с окружающим воздухом, крыльчатку, вращаемую восходящим воздушным потоком, существующим в канале для воздушного потока, и силовой генератор, приводимый в действие вращающейся частью крыльчатки. В этом генераторе электроэнергии предпочтительно, чтобы крыльчатка вращалась вокруг оси вращения, проходящей в вертикальном направлении, чтобы канал для воздушного потока был интегрирован в здание, чтобы канал для воздушного потока был составлен стенками, имеющими цилиндрическую форму и снабженными открываемыми и закрываемыми окнами, чтобы внутри канала для воздушного потока или снаружи от него была расположена теплопоглощающая часть, температура которой повышается за счет приема солнечного тепла, и чтобы канал для воздушного потока служил каналом отходящего тепла здания.

Кроме того, предпочтительно, чтобы множество труб, представляющих собой канал для воздушного потока, были выровнены по окружности и также применялся силовой генератор для боковых ветров, удерживаемый трубами. Кроме того, предпочтительно, чтобы множество труб, составляющих канал для воздушного потока, были выровнены по окружности, чтобы теплопоглощающая часть, температура которой повышается за счет приема солнечного тепла, располагалась под колонной из труб и чтобы теплопоглощающая часть и нижняя часть труб сообщались. Теплообменная система, соответствующая настоящему изобретению, содержит первый теплообменник, расположенный вблизи земли, второй теплообменник, расположенный в местоположении, где температура отличается от температуры земли, трубопровод для соединения первого теплообменника и второго теплообменника и создания замкнутой системы и средство для создания циркуляции теплоносителя, проходящего в трубах. В такой теплообменной системе предпочтительно, чтобы мощность для приведения в действие средства для создания циркуляции теплоносителя создавалась силой ветра.

Предпочтительно, чтобы крыльчатка содержала одну пару колец, лопасти, удерживаемые кольцами, спицеобразные несущие элементы, расположенные на кольцах, и ступицы, расположенные в центре относительно несущих элементов. Кроме того, движущаяся часть предпочтительно представлена тонкой вращающейся пластиной, снабженной возбуждающими магнитами. Вращающаяся пластина может быть кольцевой пластиной или цилиндрической пластиной. Кроме того, предпочтительно, чтобы на кромке вращающейся пластины была расположена усиливающая стенка, перпендикулярная вращающейся пластине.

В этой ветровой системе генерирования электроэнергии, соответствующей настоящему изобретению, когда крыльчатка вращает возбуждающие магниты и катушки, расположенные на каркасе и крыльчатке соответственно, генерируется электроэнергия по принципу, обратному принципу работы линейного электродвигателя. Большое количество таких возбуждающих магнитов и катушек могут быть выровнены вдоль периферии или в средней части ближе к центру крыльчатки для увеличения относительной скорости. Кроме того, поскольку электроэнергия генерируется на периферии крыльчатки, нет необходимости в передаче большой мощности в центральную часть, что позволяет снизить вес крыльчатки. Таким образом, крыльчатка легко вращается небольшим (слабым) ветром, и даже медленное вращение крыльчатки может генерировать достаточное количество электроэнергии катушками.

В ветровом силовом генераторе, в котором возбуждающие магниты выровнены по окружности вблизи периферии или средней части крыльчатки, вблизи катушек на каркасе применяют кольцеобразный элемент, и катушки устанавливают на кольцеобразном элементе, и поскольку катушки с необходимой электропроводкой расположены на каркасе, конструкция упрощается. Кроме того, поскольку нет необходимости в скользящих частях, например щетках, сопротивление вращению низкое и допускает легкое вращение при слабом ветре. Кроме того, поскольку кольцеобразные элементы, расположенные на каркасе, могут удерживать катушки, выбор общей конфигурации каркаса может быть относительно свободным.

В случае, когда кольцеобразный элемент, на котором установлены катушки, выполнен как спаренный для помещения возбуждающих магнитов между его частями и установлен вдоль окружности крыльчатки, катушки, установленные на одной стороне, и катушки, установленные на другой стороне, подразделены на множество групп катушек, позиционированных в чередующемся порядке или циклически, соответственно, для генерирования переменного тока, при этом катушки, установленные на одной стороне, имеющие заданную фазу, и катушки, установленные на другой стороне, имеющие фазу, соответствующую указанной заданной фазе, соединены последовательно, и магнитные поля, генерируемые между катушками, установленными на другой стороне, и возбуждающими магнитами, и поля, генерируемые между катушками, установленными на одной стороне, и возбуждающими магнитами, естественно уравновешиваются. Таким образом, зазор между возбуждающими магнитами и катушками, установленными на другой стороне, и возбуждающими магнитами и катушками, установленными на одной стороне, необязательно должны быть большими для исключения приложения односторонней большой силы к одной или другой стороне.

В случае, когда катушки, установленные на одной стороне, и катушки, установленные на другой стороне, подразделены на первую группу катушек, вторую группу катушек и третью группу катушек, которые выровнены по окружности соответственно таким образом, чтобы генерировался трехфазный переменный ток, катушки, установленные на одной стороне, обращены ко второй группе катушек и к третьей группе катушек, установленных на другой стороне, со смещением в шахматном порядке, при этом первая группа катушек, вторая группа катушек и третья группа катушек выдают трехфазный переменный ток, когда возбуждающие магниты движутся между катушками, установленными на другой стороне и на одной стороне, при вращении крыльчатки.

В случае, когда кольцеобразный элемент имеет множество элементов кольца заданной длины, соединенных в одно конфигурированное тело, и каждый элемент кольца содержит сердечник, состоящий из наложенных друг на друга металлических пластин, и катушки состоят из провода, намотанного на внешнюю поверхность пластин, имеющих заданную длину, и синтетической смолы, скрепляющей сердечник и катушки в одно тело, он может быть уменьшен, что обеспечивает простоту изготовления и установки.

В случае, когда между периферией или средней частью крыльчатки и каркасом расположено кольцевое несущее средство для удерживания, по меньшей мере, части веса крыльчатки с возможностью вращения крыльчатки, поскольку сопротивление между валом и опорой низкое, он может легко вращаться при слабом ветре без остановки.

В случае, когда указанное несущее средство содержит группу тел качения или группу тел скольжения, расположенную или на каркасе, или на крыльчатке, и направляющую дорожку, которая входит в контакт с группой тел качения или с группой тел скольжения, расположенной на другом компоненте, поскольку каждое тело качения и тело скольжения принимает долю веса крыльчатки, дополнительно уменьшая сопротивление трения, сопротивление вращению на несущем элементе уменьшается.

В случае, когда указанное несущее средство содержит первую магнитную группу, расположенную на каркасе, и вторую магнитную группу, расположенную на крыльчатке таким образом, что они отталкивают друг друга этими магнитами, может осуществляться неконтактная поддержка, уменьшающая сопротивление вращению на несущем элементе. Кроме того, в случае, когда первая магнитная группа выровнена по существу непрерывно по окружности каркаса, крыльчатка имеет множество лопастей, ориентированных в радиальном направлении, и вторая магнитная группа выровнена в радиальном направлении для удерживания крыльчаток, вторая магнитная группа принимает отталкивающую силу первой магнитной группы каркаса, обеспечивая эффективную устойчивость поддержки.

В ветровой системе генерирования электроэнергии, снабженной средством для регулирования зазора между возбуждающими магнитами и катушками, установленными между каркасом и крыльчаткой, пространство между возбуждающими магнитами и каждой катушкой может регулироваться, что обеспечивает генерирование электроэнергии и генерирование большой энергии при малой скорости вращения.

В ветровой системе генерирования электроэнергии, которая устроена таким образом, что во временных условиях слабого ветра в часть или во все катушки подается ток для создания действия возбуждающих магнитов и катушек по принципу линейного электродвигателя и создается вращающий момент, передаваемый крыльчатке, можно поддерживать вращение крыльчатки при слабом ветре и уменьшать сопротивление нагрузки при генерировании электроэнергии при начале вращения. Таким образом, когда существует большое сопротивление статического трения, вращение может начинаться плавно, допуская эффективное генерирование электроэнергии даже при слабом ветре.

В случае, когда несущее средство содержит кольцевую направляющую, имеющую центр, находящийся в центре вращения, или на каркасе, или на крыльчатке, и ползун, расположенный на другом компоненте и движущийся вдоль направляющей, оно может нести и направлять не только вес крыльчатки, но также удерживать радиальную силу. Таким образом, нет необходимости в повышении прочности и жесткости центрального вала крыльчатки, и можно исключить из конструкции вал и опору и уменьшить вес крыльчатки.

Согласно второму аспекту, поскольку в ветровой системе генерирования электроэнергии, соответствующей настоящему изобретению, удерживание крыльчатки на каркасе осуществляется кольцевой направляющей и ползуном, движущимся вдоль направляющей, нет необходимости в повышении прочности и жесткости центрального вала крыльчатки. Таким образом, можно исключить из конструкции вал и опору и уменьшить вес крыльчатки, что легко позволяет увеличить размеры крыльчатки.

В системе, где направляющая и ползун удерживают крыльчатку с возможностью ее вращения, и в случае, когда направляющая и ползун составляют линейную шариковую опору скольжения, сопротивление скольжения невелико и обеспечивает ровное вращение. Кроме того, в случае, когда кольцевая направляющая имеет ровные направляющие поверхности на ее обеих сторонах и ползун имеет направляющие ролики, катящиеся по направляющим поверхностям и вращающиеся вокруг вертикальной оси без утолщения, ползун направляется надежно, в результате чего зазоры между возбуждающими магнитами и группами катушек поддерживаются должным образом с обеспечением ровного вращения. В случае, когда указанную выше конструкцию используют в ветродвигателях, в которых центр вращения крыльчатки ориентирован в горизонтальном направлении, электроэнергия эффективно генерируется при постоянном направлении ветра.

В первом варианте выполнения преобразователя электроэнергии в механическую силу, соответствующего настоящему изобретению, поскольку магнитные полюса (магниты) обеих сторон движущейся части расположены парой, магниты обеих сторон работают в одной магнитной цепи. Таким образом, когда возникает эксцентриситет движущихся частей, силы магнитного притяжения магнитов обеих сторон уравновешиваются, делая вычисленную сумму сил всех движущихся частей равной нулю, что не допускает возникновения силы, продолжающей смещать движущиеся части. Кроме того, поскольку магниты расположены в одной магнитной цепи, ярмо ротора между магнитными полюсами, необходимое для обычных конструкций, не нужно, посредством чего вес движущихся частей и ширина движущихся частей (ширина в боковом направлении относительно направления движения) могут быть эффективно уменьшены. В случае, когда соседние магнитные части соединены немагнитными металлическими телами, магнитный поток не рассеивается в соседнее магнитное поле.

Система позиционирования постоянных магнитов согласно настоящему изобретению может уменьшать отталкивающую силу и силу притяжения соседних постоянных магнитов, таким образом, допуская легкую установку постоянных магнитов и уменьшая трудозатраты на месте использования. Уменьшение силы притяжения между постоянными магнитами облегчает разборку и проверку силового генератора. Кроме того, нет необходимости в специальных приспособлениях для фиксации постоянных магнитов как средствах противодействия отталкивающей силе постоянных магнитов.

Согласно второму аспекту преобразователь электроэнергии в механическую силу, соответствующий настоящему изобретению, благодаря перекрещиванию катушек статора на обеих сторонах от пары магнитных полюсов ротора циркулирующий ток, постоянно проходящий в катушках статора, предотвращается, уравнивается разность наведенного напряжения в результате разности в частях статора, и генерируемое напряжение обоих частей статора и ток нагрузки уравниваются. Уравнивание разности распределения магнитного потока в обеих частях статора в состоянии нагрузки может уменьшать магнитную силу притяжения. В частности, в случае, если позиционирование внешних катушек статора задано в порядке u-z-v-x-w-y и позиционирование внутренних катушек статора задано в порядке x-w-y-u-z-v, и они выровнены так, что они обращены в противоположном положении, и катушки статора перекрещиваются друг с другом между одинаковыми фазами, генерируемые напряжения становятся равными, подавляя генерирование циркулирующего тока между катушками обеих частей статора.

Согласно третьему аспекту ветровая система генерирования электроэнергии, соответствующая настоящему изобретению, не имеет вала в центральной части, что обеспечивает получение легкой конструкции, допускающей вращение при слабом ветре.

Согласно третьему аспекту в преобразователе электроэнергии в механическую силу, соответствующем настоящему изобретению, отталкивающие магниты стороны движущейся части и отталкивающие магниты стороны статора отталкиваются отталкивающими магнитами стороны статора или отталкивающими магнитами движущейся части с обеих сторон и, таким образом, отталкиваются в нейтральное положение. Другими словами, когда они изменяют свое положение, приближаясь к одной стороне, отталкивающая сила противоположных отталкивающих магнитов увеличивается и возвращает их назад. Таким образом, движущиеся части движутся устойчиво, и в случае, когда движущимися частями являются части ротора, они вращаются стабильно.

В этом преобразователе электроэнергии в механическую силу в случае, когда отталкивающие магниты стороны статора выровнены парой для взаимодействия с отталкивающими магнитами стороны движущейся части, указанная выше стабилизация достигается с обеих сторон статора с меньшим двусторонним отклонением, что допускает более стабильное движение. Кроме того, в случае, когда в противоположность этому отталкивающие магниты стороны движущейся части выровнены парой для взаимодействия с отталкивающими магнитами стороны статора, оба отталкивающих магнита стороны движущейся части отталкиваются в нейтральное положение отталкивающими магнитами стороны статора, что обеспечивает ровное движение.

В случае, когда средство регулирования зазора автоматически поддерживает зазор между возбуждающими магнитами и катушками в пределах заданного диапазона, когда размеры каркаса или крыльчатки изменяются в соответствии с изменением температуры окружающей среды, количество генерируемой энергии устойчиво.

В случае, когда средство регулирования зазора автоматически регулирует зазор между возбуждающим магнитом и катушками, увеличивая зазор при слабых ветрах и уменьшая зазор при сильных ветрах, можно уменьшать количество генерируемой энергии с уменьшением сопротивления вращению при слабых ветрах и увеличивать количество генерируемой энергии при сильных ветрах, что позволяет повысить эффективность генерирования электроэнергии.

В устройстве для генерирования электроэнергии, соответствующем настоящему изобретению, в условиях, когда верхняя часть и нижняя часть канала для потока воздуха сообщаются, образуется перепад давлений между верхней частью и нижней частью, создающий восходящий воздушный поток. Таким образом, даже в условиях безветренной погоды крыльчатка может вращаться восходящим потоком воздуха для генерирования электроэнергии.

В случае, когда крыльчатка вращается вокруг оси вращения, проходящей в вертикальном направлении, вся крыльчатка принимает восходящий воздушный поток, что позволяет полностью использовать силу вращения, создаваемую восходящим воздушным потоком. Крыльчатка может вращаться вокруг вертикального вращающегося вала, и в этом случае только верхняя вращающаяся часть может проходить в канал для потока воздуха. Кроме того, нижняя вращающаяся часть может быть водяным рабочим колесом, вращаемым воздействием воды.

В случае, когда канал для потока воздуха интегрирован в здание, для вращения крыльчатки может использоваться восходящий воздушный поток, проходящий вдоль здания. Кроме того, поскольку канал для потока воздуха может быть образован стенами здания, большой генератор электроэнергии может быть получен с низкими затратами, что повышает его экономическую эффективность.

В случае, когда канал для воздушного потока образован стенками цилиндрической формы, снабженными открываемыми и закрываемыми окнами, при сильном ветре его окна могут открываться для проникновения ветра сквозь боковые стенки для усиления восходящего воздушного потока, вращающего крыльчатку. При слабом ветре или при слишком сильном ветре, таком как тайфун, боковые стенки могут быть закрыты для генерирования энергии только восходящим воздушным потоком. Таким образом, эффективность генерирования электроэнергии дополнительно усиливается при одновременной защите крыльчатки от сильных ветров.

В случае, когда снаружи или внутри канала для потока воздуха находится теплопоглощающая часть, температура которой повышается за счет приема солнечного тепла, температура воздуха в части, принимающей солнечное тепло, повышается и плотность воздуха уменьшается при его расширении, в результате чего воздух повышенной температуры поднимается по каналу для воздушного потока. Соответственно, восходящий воздушный поток усиливается, повышая эффективность генерирования электроэнергии. В качестве теплопоглощающей части используют окрашенные поверхности от черного до темного цветов или ламинированные пленки, имеющие такие цвета. В случае, когда канал для потока воздуха образован прозрачными стенками, предпочтительно использовать такие пленки, которые проницаемы для инфракрасных лучей, поступающих снаружи, и непроницаемы для инфракрасных лучей, исходящих изнутри.

Кроме того, в случае, когда канал для потока воздуха дублирует канал для отходящего тепла здания, отходящее тепло кондиционеров воздуха и т.д. эффективно выпускается каналом для воздушного потока, усиливая восходящий воздушный поток и повышая эффективность генерирования электроэнергии. В случае, когда, по меньшей мере, часть групп катушек подключены последовательно/параллельно с возможностью переключения, при генерировании низкого напряжения при подключении параллельных линий при слабых ветрах и при генерировании высокого напряжения при подключении последовательных линий при сильных ветрах электроэнергия эффективно генерируется в диапазоне от слабых ветров до сильных ветров.

Теплообменная система, соответствующая настоящему изобретению, может извлекать тепло теплоносителя, который охлаждается или нагревается вторым теплообменником, с использованием первого теплообменника, находящегося вблизи земли, для экономии энергии, используемой для охлаждения или нагрева. Кроме того, с использованием описанной выше ветровой системы генерирования электроэнергии для циркуляции теплоносителя можно попытаться сэкономить больше энергии.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид сверху, схематично показывающий вариант выполнения ветровой системы генерирования электроэнергии, соответствующей настоящему изобретению;

фиг.2 - вид в перспективе, показывающий в целом ветровую систему генерирования электроэнергии, соответствующей настоящему изобретению;

фиг.3 - вертикальный вид сечения системы;

фиг.4 - вид в перспективе, показывающий каркас ветровой системы генерирования электроэнергии, показанной на фиг.2;

фиг.5 - вид сверху ветровой системы генерирования электроэнергии, показанной на фиг.2;

фиг.6 - вид в перспективе, показывающий крыльчатку ветровой системы генерирования электроэнергии, показанной на фиг.2;

фиг.7 - вертикальный вид сечения существенной части ветровой системы генерирования электроэнергии, показанной на фиг.2;

фиг.8 - вертикальный вид сечения существенной части другого варианта выполнения ветровой си