Устройство беспроводной индуктивной передачи электроэнергии от неподвижной части вертикально-осевой ветроэнергетической установки к подвижной

Название	Устройство беспроводной индуктивной передачи электроэнергии от неподвижной части вертикально-осевой ветроэнергетической установки к подвижной
Разработчик (Авторы)	А.В. Акимов, А.В. Богдан, Е.С. Бодрова, В.В. Долгошеев, А.А. Мирошниченко, Я.Р. Мужагитов, Е.Е. Соломин, П.А. Юнусов
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	181850
Дата регистрации	26.07.2018
Правообладатель	федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)")
Область применения (класс МПК)	F03D 3/00 (2006.01) F03D 9/25 (2016.01)

Описание изобретения

Настоящая полезная модель относится к элементам беспроводной индуктивной передачи электроэнергии от неподвижной части ветроэнергетической установки (ВЭУ) c вертикальной осью вращения к подвижной части.

С развитием вертикально-осевых ВЭУ возникла проблема передачи электроэнергии с неподвижной части ВЭУ на подвижную с целью электроснабжения устройств сигнальной индикации, обогрева компонентов ротора, питч-контроля и т.д.

Данная проблема традиционно решается с помощью установки токосъемника, что технически, технологически и экономически нецелесообразно.

Известен ряд технических решений, целью которых является беспроводная индуктивная передача электроэнергии и ряд патентов, посвященных использованию индукционного преобразователя, в частности US 7375493 от 20.05.2008, US 8097983 от 17.01.2012, US 7378817 от 27.05.2008, RU 133368 от 11.06.2013, RU 2534020 от 19.06.2013, RU 2599148 от 05.08.2015, RU 144310 от 07.03.2014, RU 133370 от 20.05.2013, RU 137161 от 26.07.2013, RU 2493579 от 15.10.2008.

Недостатками указанных технических решений являются низкая мощность устройств и низкая эффективность передачи электроэнергии.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению, принятым за прототип, является беспроводная система электропитания портативных компьютеров и электронных устройств (патент RU 2493579 от 15.10.2008, опубл. 20.09.2013).

Прототип представляет собой беспроводную систему электропитания для индуктивной передачи энергии на съемное удаленное устройство, содержащую: индуктивное электропитание для генерации электромагнитного поля; подставку для подзарядки, перемещаемую между первым положением для поддержки удаленного устройства в первой ориентации на первой поверхности передачи энергии и вторым положением для поддержки удаленного устройства во второй ориентации на второй поверхности передачи энергии, причем каждая из указанных поверхностей передачи энергии поддерживает указанное удаленное устройство в пределах указанного электромагнитного поля; и первый первичный элемент, расположенный на или в пределах указанной подставки для подзарядки, причем указанный первичный элемент соединен с указанным индуктивным электропитанием, чтобы генерировать указанное электромагнитное поле, указанный первичный элемент установлен так, чтобы индуктивно соединяться с удаленным устройством, когда оно установлено в указанной первой ориентации или указанной второй ориентации.

Основным недостатком прототипа является низкая передаваемая мощность указанного устройства, обеспечение неподвижности съемного устройства в процессе зарядки, громоздкость и сложность конструкции, а также высокая цена изделия.

Техническая задача настоящей полезной модели заключается в создании устройства беспроводной индуктивной передачи электроэнергии от неподвижной части ВЭУ (как правило, с мачты) на подвижную (как правило, на гондолу, ступицу или ротор) отличающегося простотой конструкции и удобством эксплуатации, с целью электроснабжения устройств сигнальной индикации, обогрева компонентов ротора, питч-контроля и т.д.

Техническая задача настоящей полезной модели достигается тем, что устройство беспроводной индуктивной передачи электроэнергии ветроэнергетической установки с неподвижной части ВЭУ на ее подвижную часть, содержит индуктивное электропитание для генерации электромагнитного поля, которое включает источник питания, передающую и приемную катушки индуктивности, подвижный и неподвижный магнитопроводы и потребитель, причем передающая катушка индуктивности закреплена неподвижно на неподвижной части ВЭУ (как правило, на мачте) и подключена к источнику питания, под передающей катушкой жестко закреплен неподвижный магнитопровод, приемная катушка индуктивности установлена соосно в составе подвижной части ВЭУ (как правило, это гондола, ступица или ротор) с жестко закрепленными на ней лопастями и соединена с потребителем, установленным на лопастях подвижной части ветроэнергетической установки, а над приемной катушкой установлен подвижный магнитопровод.

Работа устройства основана на явлении возникновения электродвижущей силы (ЭДС) и электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Ниже описаны и иллюстрируется на фиг. конструкция и принцип работы заявляемого устройства:

Устройство беспроводной индуктивной передачи электроэнергии с неподвижной части ВЭУ (мачты 1) на подвижную часть (ротор 2) представляет собой передающую катушку 3, подключенную к источнику питания 4 и генерирующую переменное электромагнитное поле 5, линии которого проходят перпендикулярно плоскостям передающей катушки 3 и приемной катушки 6, замыкаясь через неподвижные магнитопроводы 7 и подвижный магнитопровод 8. Приемная катушка 6 находится в составе подвижного ротора 2, состоящего из лопастей 9 с условно обозначенным потребителем 10, траверс 11 и соосно с генератором 12, расположенным на мачте и служащим для электропитания самой ветроэнергетической установки.

Устройство работает следующим образом. При включении источника питания 4 в передающей катушке 3 начинает протекать ток, который создает вокруг нее переменный магнитный поток 5, вследствие чего в приемной катушке 6 возникает ток, за счет которого начинают работать потребители 10. Потребителем 10 может служить любое устройство, например, сигнальная индикация, обогрев компонентов ротора, питч-контроль и т.д.

Таким образом, с помощью данной полезной модели, которая проста и надежна в эксплуатации, мы обеспечиваем электроснабжение сигнальной индикации, установленной на лопасти ВЭУ, обогрев компонентов ротора, питч-контроль и т.д.

Формула полезной модели

Устройство беспроводной индуктивной передачи электроэнергии от неподвижной части вертикально-осевой ветроэнергетической установки к подвижной, содержащее индуктивное электропитание для генерации электромагнитного поля, отличающееся тем, что электропитание включает источник питания, передающую и приемную катушки индуктивности, один подвижный, два неподвижных магнитопровода и потребитель, причем передающая катушка индуктивности закреплена неподвижно на неподвижной части ветроэнергетической установки и подключена к источнику питания, сверху и снизу от передающей катушки жестко закреплены два неподвижных магнитопровода, приемная катушка индуктивности установлена в составе подвижной части ветроэнергетической установки с жестко закрепленными на ней лопастями и соединена с потребителем, установленным на лопастях подвижной части ветроэнергетической установки, а над приемной катушкой установлен подвижный магнитопровод.

Изобретение "Устройство беспроводной индуктивной передачи электроэнергии от неподвижной части вертикально-осевой ветроэнергетической установки к подвижной" (А.В. Акимов, А.В. Богдан, Е.С. Бодрова, В.В. Долгошеев, А.А. Мирошниченко, Я.Р. Мужагитов, Е.Е. Соломин, П.А. Юнусов) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога