[發明專利]一種基于同步磁阻式直線電機驅動的海浪發電機

有效

• 申請號: 201610261676.5
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105811726B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 盧琴芬;馬學冬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K35/00
• 分類號: H02K35/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于海浪發電技術領域，具體涉及一種基于同步磁阻式直線電機驅動的海浪發電機。

背景技術

環境污染和能源危機是當今世界發展的兩大共同主題。大力發展風力發電、潮汐發電、地熱發電等新能源發電方式，實現能源轉換方式的改變及其利用率的提高是解決這兩大問題的一個重要手段，對于我國當前的環境保護和能源可持續開發有著不可忽視的作用，具有顯著的經濟和社會效益。海浪的運動是永不停息的，它會產生很大的動能，利用海浪的運動來發電可以節約不可再生能源，且發電過程環保，不污染大氣。業界內利用海浪運動來發電的常規解決方案是通過纜線牽引著漂浮體，根據漂浮體隨海浪的起伏運動，作用于纜線，纜線再作用于傳動輪，傳動輪轉動帶動發電機工作，進而產生電流，最終可以為投擲于海上的監測儀等供電。

海浪發電是一種新能源發電技術，受到了廣泛的關注。由于海浪運動的特點，采用直線電機優勢明顯，其不需要中間連動部分，將海浪能直接轉換成電能，具有結構簡單、重量輕、體積小等顯著優點。直線電機驅動海浪發電機的工作原理如下所述：直線發電機由勵磁部分提供氣隙磁場，海浪運動推動直線發電機的初級或次級往復運動，從而在電樞繞組中就能夠產生交流感應電動勢。

由于海浪的方向不確定性，使得傳動輪的作業效率十分低下，且不能夠長期漂浮于海上發電；此外，發電機在海浪起伏的間隔時間內容易出現間隙停頓，造成斷續發電，發電持續性差。因此，海浪發電機的關鍵課題是能量的高效轉化及容量的提高，現有技術中有采用開關磁阻直線發電機的，也有采用永磁同步直線發電機的，前者成本低，效率低，后者效率高，成本高。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種基于同步磁阻式直線電機驅動的海浪發電機，其采用多電機的分布式結構，同步磁阻直線發電機僅在次級磁阻槽中間插入少量永磁體，很好地結合了磁阻同步直線發電機與永磁直線發電機的優勢，不僅減小了單個電機的容量，而且永磁體用量較小，成本低。

一種基于同步磁阻式直線電機驅動的海浪發電機，包括上浮板、下浮板以及分布于上下浮板之間的多個圓筒型的同步磁阻直線發電機，所述的同步磁阻直線發電機通過整流器并聯接至外部直流電源上，上浮板與下浮板通過連接線固定連接；

所述的同步磁阻直線發電機包括短初級和長次級；其中：

所述的長次級一端豎直固定于下浮板上，其包括電機軸、次級鐵芯和永磁體；所述的電機軸沿圓周方向貼合有N組所述的次級鐵芯，N為大于2的偶數且N組次級鐵芯呈磁阻對稱結構；所述的次級鐵芯采用長條型硅鋼片疊壓而成，所述的硅鋼片上沿軸向開有多組弧形通孔，由此次級鐵芯軸向上由于開有弧形通孔的硅鋼片疊壓而形成多組弧形磁阻槽，所述的永磁體即填充嵌設于這些弧形磁阻槽中；相鄰兩組弧形磁阻槽中永磁體的充磁方向相反；

所述的短初級與上浮板牽引連接，其包括電樞繞組和由多塊環形的齒部鐵芯和軛部鐵芯交替疊加組成的電樞鐵芯，使得所述的長次級通過齒部鐵芯與軛部鐵芯交替疊加所形成的環形通孔貫穿整個電樞鐵芯；

所述齒部鐵芯的內孔比軛部鐵芯的內孔小，由此相鄰兩塊齒部鐵芯及其中間所夾的軛部鐵芯即形成電樞槽，電樞槽中設有餅式的所述電樞繞組。

進一步地，所述的齒部鐵芯和軛部鐵芯分別采用不同內孔大小的圓環硅鋼片疊壓而成。

優選地，所述的圓環硅鋼片存在一處斷開裂縫，疊壓時所有圓環硅鋼片的按裂縫對齊；有效減小鐵芯中的渦流。

進一步地，所述的短初級和長次級均通過無縫不銹鋼管密封。

進一步地，所述的短初級端部裝有銅質滑動軸承，使得短初級在外包不銹鋼管的長次級上滑動運行。

進一步地，所述的永磁體采用釹鐵硼或鐵氧體；僅需要少量，插入條形次級鐵芯的中間部分。

本發明采用多電機的分布式結構，不僅減小了單個電機的容量，而且永磁體用量較小，成本低，很好地結合了開關磁阻直線發電機與永磁直線發電機的優勢；故相對現有技術本發明具有以下有益技術效果：

(1)本發明的多電機分布式結構，使得單機容量小，易于實現模塊化，不僅適用于海浪發電，也適用于主動電磁阻尼器、振蕩系統等。

(2)本發明采用同步磁阻直線發電機，永磁體用量小，成本低。

附圖說明

圖1為本發明海浪發電機的整體結構示意圖。

圖2為本發明中同步磁阻直線發電機的結構示意圖。

圖3為同步磁阻直線發電機中長次級的橫截面示意圖。

圖4為同步磁阻直線發電機中長次級鐵芯一個徑向單元的結構示意圖。