ITPG20100004A1

ITPG20100004A1 - Sistema di conversione elettrica della energia eolica con eliche controrotanti e generatori ad albero cavo

Info

Publication number: ITPG20100004A1
Application number: IT000004A
Authority: IT
Inventors: Mauro Marchionni
Original assignee: Aeroconsult Int Srl
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2011-07-12

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale avente per TITOLO:

SISTEMA di CONVERSIONE ELETTRICA della ENERGIA EOLICA con ELICHE CONTROROTANTI e GENERATORI ad ALBERO CAVO

“AEROGENERATORE VOLANTE AD ASSETTO VARIABILE”.

Prima di procedere alla descrizione della invenzione è opportuno puntualizzare che per ragioni di chiarezza dei disegni, che devono per forza rientrare nel piccolo formato A4, sono stati omessi una serie di particolari meccanici usuali in ogni costruzione meccanica ma che nella fattispecie avrebbero solo complicato la comprensione del vero aspetto innovativo del presente trovato.

In particolare i disegni allegati sono stati compilati secondo le seguenti regole:

• I cuscinetti sono tutti radiali anche dove è evidentemente necessario porre cuscinetti obliqui o conici

• Le guarnizioni non sono state quasi mai indicate

• Gli alberi di trasmissione cavi coassiali (4),(5) e (11) hanno naturalmente bisogno di cuscinetti intermedi, non raffigurati nei disegni, che andranno posizionati ove i calcoli lo richiederanno in funzione della loro lunghezza effettiva e della velocità di rotazione definitiva • L’albero di trasmissione (11) che aziona i generatori (14) e (15) è stato raffigurato come pezzo unico anche se nella realtà sarà quasi certamente realizzato in almeno due tronconi meccanicamente collegati tra di loro

Due eliche controrotanti (1) e (2) sono messe in rotazione dal vento ed azionano due alberi di trasmissione cavi coassiali (4) e (5). L’albero (5) aziona la corona di una gear box epicicloidale (8) che a sua volta fa ruotare le ruote satellitari (19) le quali ancora mettono in rotazione, a una velocità maggiore di quella della corona (8), le ruote solari (o pignoni) (7). Il pignone (7) mette in rotazione l’albero (11) che è solidale alle masse rotoriche (9) dei generatori elettrici (14) e (15). L’albero (11), come già detto, è raffigurato come formato da un unico pezzo mentre nella realtà costruttiva sarà formato da almeno due semialberi collegati meccanicamente tra di loro.

L’elica (1) aziona l’albero cavo (4) che attraversa coassialmente la gear box (13) e tutta la serie di generatori elettrici (14),(15),(16) e (17) di fig.1 fino a giungere alla gear box (18) ove si collega alla corona (8) che a sua volta, analogamente a quanto avveniva per i generatori (14) e (15) fa ruotare l’albero (20) (anche ora raffigurato in solo pezzo) e, di conseguenza, le masse rotoriche dei generatori (16) e (17) convertendo così la energia meccanica del vento in energia elettrica.

Si rammenta che nei disegni l’albero (4) non poggia su cuscinetti intermedi ma solo sui cuscinetti finali del riduttore (18) anche se nella realtà andranno obbligatoriamente previsti cuscinetti intermedi posizionati in funzione della lunghezza reale dell’albero e della sua velocità di rotazione. I generatori elettrici indicati in fig.1 e in fig.3 sono in numero di quattro ma potrebbero anche essere solamente due (o anche di più) in funzione della taglia dell’aerogeneratore che si vorrà realizzare. E’ comunque chiaro che anche nel caso di due soli generatori elettrici le gear boxes (13) e (18) dovranno comunque essere in numero di due essendo ognuna di esse collegata a una delle due eliche. Nella fig.2 è riportata ingrandita e per maggior chiarezza la prima gear box (13) con il primo generatore elettrico (14).

Nella fig.3 è riportata una variante del sistema di generazione qui rivendicato; in questo caso infatti, senza nulla togliere alla funzionalità del sistema, la gear box (22) ha ingranaggi interni praticamente uguali alla (13) ma diversa è la carcassa poiché detta gear box (22) va posizionata in posizione intermedia tra i generatori (15) e (16) anziché alla estremità della catena cinematica così raffigurato in fig.1. In questo caso di fig.3, pertanto,i due generatori finali (23) non avranno alberi cavi perché non più necessari.

Le alette di raffreddamento (12) sono indicate con andamento circonferenziale rispetto ai generatori di corrente ma potrebbero anche essere parallele all’asse principale della macchina in funzione di come si vorrà direzionare il flusso d’aria di raffreddamento.

LEGENDA

1. elica n.1 solidale all’albero cavo (4)

2. elica n.2 solidale all’albero cavo (5)

3. ogiva

4. albero cavo interno tra elica (1) e gear box epicicloidale (18)

5. albero cavo esterno tra elica (2) e gear box epicicloidale (13)

6. carcassa delle gear boxes

7. ruote solari (o pignoni) delle gear boxes (13) e (18) solidali rispettivamente agli alberi cavi (11) e (20) e, quindi, alle masse rotoriche (9)

8. corona della gear box (13) condotta dall’albero cavo (5)

9. massa rotorica

10. massa statorica

11. albero cavo solidale alle masse rotoriche (9) dei generatori (14) e (15)

12. alette di raffreddamento

13. gear box epicicloidale per l’azionamento dei generatori (14) e (15)

14. primo generatore ad albero cavo

15. secondo generatore ad albero cavo

16. terzo generatore ad albero cavo

17. quarto generatore ad albero cavo

18. gear box epicicloidale per l’azionamento dei generatori (16) e (17)

19. ruote planetarie delle gear boxes (13) e (18)

20. albero cavo solidale alle masse rotoriche (9) dei generatori (16) e (17)

21. supporto esterno collegato alla struttura generale dell’aerostato

22. gear box epicicloidale come (13) ma con diversa carcassa esterna

23. generatori elettrici con alberi tradizionali non cavi

Claims

SISTEMA di CONVERSIONE ELETTRICA della ENERGIA EOLICA con ELICHE CONTROROTANTI e GENERATORI ad ALBERO CAVO RIVENDICAZIONI 1. sistema di conversione elettrica della energia eolica formato da due eliche controrotanti (1) e (2) collegate rispettivamente ad alberi cavi coassiali (4) e (5) che azionano generatori elettrici (14),(15),(16),(17) anche essi ad albero cavo per il tramite di gear boxes (13) e (18) 2. sistema di conversione elettrica della energia eolica come in riv.1 nel quale, però, le due eliche controrotanti (1) e (2) azionano rispettivamente solo due generatori elettrici (14) e (17) anzichè quattro essendo non necessari i generatori (15) e (16) ed avvenendo l’azionamento sempre per il tramite delle gear boxes (13) e (18) 3. sistemi di conversione elettrica della energia eolica come in riv.1 e riv.2 nei quali la gear box (18) posizionata alla estrema destra del disegno è ora sostituita da analoga gear box (22) sempre epicicloidale ma con carcassa esterna modificata per poter essere posizionata al centro del sistema di conversione così come indicato in fig.3 4. gear box (13) come in riv.1 nella quale l’albero cavo di entrata (5) è coassiale all’albero, pure cavo (4) che provenendo dall’elica (1) va a mettere in rotazione l’altra gear box (18). 5. gear box (13) come in riv.2 nella quale l’albero in entrata (4) aziona la corona (8) che a sua volta mette in rotazione le ruote satellitari (19) che sono vincolate alla carcassa e fanno ruotare a loro volta il pignone (7) essendo detto pignone rigidamente collegato a un ulteriore albero cavo (11) che fa ruotare le masse rotoriche di generatori di corrente (14) e (15) trasformando, quindi, la energia meccanica raccolta dalle eliche in energia elettrica. 6. gear box (22) ad albero cavo come quella (13) rivendicata come in riv.1 e riv.2 ma con carcassa avente attacco flangiato da ambedue le parti in modo tale da poter essere interposta tra due generatori elettrici (15) e (16). 7. generatore elettrico (14) con albero cavo in modo da poter essere assemblato con altri generatori elettrici come in fig.1 e fig.2