[發(fā)明專利]基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010271119.4
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN101968025A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊英;薛鐘兵;韓學(xué)棟;鄒國棠
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14;F03B15/00;H02K1/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于磁齒輪的新型直線波浪發(fā)電機(jī)，采用磁齒輪調(diào)節(jié)速度，屬于波浪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水體蘊(yùn)藏著巨大的能量，在世界能源日益緊張的今天，波浪發(fā)電成為了發(fā)展新能源的重要方向。傳統(tǒng)波浪發(fā)電所采用的是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在低速時效率低、耐久性差，成為制約波浪發(fā)電發(fā)展的重要因素。近年來，我國學(xué)者提出采用直線電機(jī)直接利用波浪的上下垂直位移作為動力，驅(qū)動電機(jī)次級直線運(yùn)動產(chǎn)生電能，可使整個系統(tǒng)效率提高、壽命增長等。但是由于波浪運(yùn)動速度較低，傳統(tǒng)采用齒輪箱作為中間環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)速，以增加電機(jī)次級速度，而齒輪箱使整個傳動系統(tǒng)體積和重量增加，同時還有噪聲、磨損、響應(yīng)時間長等問題。若采用磁齒輪傳動則既可以調(diào)節(jié)速度，又可以避免噪聲、磨損，減少響應(yīng)時間。因此，有必要提出一種新型的直線電機(jī)裝置以推動波浪發(fā)電的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對波浪發(fā)電現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，采用磁齒輪取代傳統(tǒng)的機(jī)械增速齒輪箱，并將磁齒輪與直線電機(jī)進(jìn)行整合，省去了磁齒輪高速側(cè)，將磁齒輪低速側(cè)作為電機(jī)動子永磁體，使結(jié)構(gòu)更加簡單，并減小了電機(jī)損耗、體積和重量，提高了效率和耐久性。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)用于離岸波浪發(fā)電，利用波浪起伏運(yùn)動直接推動浮筒上下運(yùn)動，使固定在浮筒內(nèi)的次級永磁體產(chǎn)生的磁場透過調(diào)磁環(huán)切割處于靜止?fàn)顟B(tài)的初級繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于調(diào)磁環(huán)的存在可以調(diào)節(jié)磁場的大小，因此可以實現(xiàn)相當(dāng)于使動子增速的作用，達(dá)到動子低速時初級繞組內(nèi)感應(yīng)高電動勢的效果，再用變頻裝置將產(chǎn)生的電動勢轉(zhuǎn)化為工頻，就可以將電能輸送給用戶或電網(wǎng)。

本發(fā)明的基于磁齒輪的新型直線波浪發(fā)電機(jī)，該電機(jī)將直線電機(jī)與磁齒輪整合在一起，它包括電機(jī)初級、電機(jī)次級；電機(jī)初級包括圓柱狀的初級鐵芯、初級繞組、調(diào)磁環(huán)；調(diào)磁環(huán)沿圓柱狀的初級鐵芯軸向分布在初級繞組和永磁體之間，并固定在初級鐵芯上，初級繞組嵌入初級鐵芯的線槽內(nèi)，初級鐵芯固定于水底；電機(jī)次級包括永磁體、圓筒狀的動子鐵芯，磁齒輪低速側(cè)即為永磁體，它沿圓筒狀的動子鐵芯表面軸向均勻分布，動子鐵芯固定在浮筒內(nèi)，它們作為一個整體漂浮在水面上。

所述的調(diào)磁環(huán)是由導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導(dǎo)磁塊材料為鐵磁材料。

所述的永磁體是由多個徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構(gòu)成圓筒形，并均勻貼在動子鐵芯表面，相鄰兩個環(huán)的充磁方向相反，使磁場沿軸向按正弦分布。

當(dāng)波浪推動浮筒以速度v₁上下直線運(yùn)動時，由于鐵磁材料的調(diào)磁環(huán)的存在，固定在浮筒內(nèi)的永磁體產(chǎn)生的磁場將通過軸向方向的調(diào)磁環(huán)到達(dá)初級繞組。在初級氣隙中調(diào)制出的磁場速度為-v₂，該磁場與電機(jī)初級繞組產(chǎn)生相對運(yùn)動發(fā)出電能。

有益效果：

(1)省去了機(jī)械增速齒輪箱，用磁齒輪替代，不存在齒輪箱的機(jī)械磨損、維護(hù)和噪音問題，提高了裝置可靠性。特別適用于波浪低速時情形，可以實現(xiàn)相當(dāng)于電機(jī)增速的效果，減小了電機(jī)的體積、重量和制造成本。

(2)省去了磁齒輪高速側(cè)，將電機(jī)與磁齒輪整合在一起，磁齒輪低速側(cè)即為電機(jī)動子永磁體，簡化了結(jié)構(gòu)，使制造工藝大大簡化。

(3)動子永磁體采用高磁能積釹鐵硼勵磁，沒有滑環(huán)和電刷，無需外加電源勵磁，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕、功率密度高、效率高以及可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。(4)調(diào)磁環(huán)中導(dǎo)磁塊采用沿圓筒軸向分布在永磁體和初級繞組間的結(jié)構(gòu)，并固定在初級鐵芯上，安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，提高了機(jī)械可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。其中有：初級鐵芯1、初級繞組2、調(diào)磁環(huán)3、永磁體4、動子鐵芯5、浮筒6、水面7。

具體實施方式

下面是本發(fā)明的具體實施，用來進(jìn)一步描述：

本發(fā)明是一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，它包括電機(jī)初級、電機(jī)次級，電機(jī)初級包括初級鐵芯1、初級繞組2、調(diào)磁環(huán)3；調(diào)磁環(huán)3沿圓筒軸向分布在初級繞組2和永磁體4之間，并固定在初級鐵芯1上，初級繞組2嵌入初級鐵芯1的線槽內(nèi)，初級鐵芯1固定于水底；電機(jī)次級包括永磁體4、動子鐵芯5；磁齒輪低速側(cè)即為永磁體4，它沿圓筒軸向均勻貼在動子鐵芯5表面，動子鐵芯5固定在浮筒6內(nèi)，它們作為一個整體漂浮在水面7上。

所述的初級繞組2采用分布式繞組，以減少感應(yīng)電動勢諧波分量。

所述的調(diào)磁環(huán)3是由導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導(dǎo)磁塊材料為鐵磁材料。