[發明專利]低速大轉矩永磁游標直線波浪發電機

無效

• 申請號: 201210013808.4
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102570770A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 樊英;張麗;程明;魏夢颯
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;F03B13/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種Halbach低速大轉矩永磁游標直線波浪發電機，屬于波浪發電技術領域。

背景技術

水體蘊藏著巨大的能量，在世界能源日益緊張的今天，波浪發電成為發展新能源的重要方向。而傳統波浪發電機所采用的是旋轉電機，在低速時效率低、耐久性差，成為制約波浪發電發展的重要因素。近年來，我國學者提出采用直線電機直接利用波浪的上下垂直位移作為動力，驅動電機次級直線運動產生電能，可使整個系統效率提高、壽命增長等。但是由于波浪運動速度較低，傳統采用齒輪箱作為中間環節進行調速，以增加電機次級速度，而齒輪箱使整個傳動系統體積和重量增加，同時還有噪聲、磨損、響應時間長等問題。

若采用Halbach低速大轉矩永磁游標直線波浪發電機，通過初級鐵芯上磁通調制極的引入，省去了傳統磁齒輪中的高速側以及獨立的調磁環結構，使得電機結構更為簡單，既可以調節速度，又解決了機械齒輪傳動系統噪聲高、效率低、傳輸精度低、響應慢、機械磨損等問題。因此，有必要提出一種的直線電機裝置以推動波浪發電的發展。

發明內容

技術問題：本發明針對波浪發電現有技術的缺陷，提出一種低速大轉矩永磁游標直線波浪發電機，利用電機初級鐵芯上磁通調制極的調制作用，省去傳統磁齒輪結構中的調磁環以及磁齒輪高速側，將磁齒輪低速側作為電機次級永磁體，使結構更加簡單，并減少了電機損耗、體積和重量，提高了效率和耐久性。同時次級永磁體采用特殊的Halbach陣列，可以提供更大的有效磁場諧波成份和輸出轉矩，減少動子鐵芯磁軛的磁通密度，降低鐵芯損耗。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供了一種低速大轉矩永磁游標直線波浪發電機，該電機包括電機初級、與電極初級隔有氣隙的電機次級；

電機初級包括圓柱狀的初級鐵芯、初級繞組、磁通調制極；初級鐵芯的外周設有突出其表面的凸齒，在凸齒上設有磁通調制極，初級繞組嵌入初級鐵芯的相鄰凸齒之間的線槽內，初級鐵芯固定于水底；

電機次級包括永磁體、圓筒狀的動子鐵芯、浮筒；低速側的永磁體沿圓筒狀的動子鐵芯表面軸向等間距分布，動子鐵芯固定在浮筒內，動子鐵芯和浮筒作為一個整體漂浮在水面上。

優選的，動子鐵芯與初級繞組之間有氣隙。

優選的，永磁體的材料為釹鐵硼，每塊永磁體分成三份，每份充磁方向不同，使磁場沿軸向按正弦分布。

優選的，電機初級鐵芯和動子鐵芯材料均為硅鋼片。

優選的，浮筒材料為不導磁材料。

優選的，永磁體極對數n_r與初級繞組極對數n_p之和為磁通調制極的個數n_s。

有益效果：

（1）????省去了機械變速齒輪箱，不存在齒輪箱的機械磨損、維護和噪音問題，提高了電機可靠性。同時提高了電機轉速，減小了電機的體積、重量和制造成本；

（2）????電機為單氣隙結構，加工工藝簡單，穩定性及可靠性得到提高；

（3）????電機中有更多的磁力線通過氣隙，因此氣隙磁通密度的有效諧波成份值比普通磁場調制式永磁電機高，輸出轉矩增大；

（4）????電機動子鐵芯磁軛磁通密度可以大量減少，這將減少動子鐵芯磁軛鐵芯損耗，縮小動子鐵芯軛部大小，節省材料；

（5）????電機次級永磁體之間通過鐵心隔離，阻斷了各永磁體中渦流電流的相互流動，降低了永磁體中的渦流損耗；

（6）????動子鐵芯采用高磁能積釹鐵硼勵磁，沒有滑環和電刷，無需外加電源勵磁，具有結構簡單、體積小重量輕、功率密度高、效率高以及可靠性好等優點。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

其中有：初級鐵芯1、初級繞組2、磁通調制極3、永磁體4、動子鐵芯5、浮筒6、水面7；

圖2為本發明磁齒輪低速側局部永磁體充磁方向示意圖；

其中有：初級鐵芯1、初級繞組2、磁通調制極3、永磁體4、動子鐵芯5。

永磁體4每個極被分成三份，圖中箭頭所指方向為該份永磁體的充磁方向，每份永磁體的寬度和充磁方向均可調節，以達到最大的功率輸出。

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明進行說明。