[發明專利]基于增速型直線永磁發電機的雙浮子直驅式波浪發電系統

在審

• 申請號: 201710206600.7
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106953494A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 余海濤;封寧君;胡敏強;施振川;仲偉波;劉小梅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02K7/18;F03B13/18
• 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

本發明涉及一種綜合利用直線磁齒輪與永磁直線電機的波浪能發電的裝置。

背景技術

自20世紀70年代開始，隨著生化能源的日益減少以及環境污染的加劇，在能源的攝取與應用上人們越來越青睞于無污染、清潔、可持續發展的可再生能源。波浪能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源，與風能、太陽能相比，波浪能又具有功率密度大、可預測性強等優點，受到了國內外專家學者的關注。我國作為一個海洋大國，海岸線長超過1.8萬千米，海島岸線1.4萬千米，波浪能資源豐富，根據中國沿海海洋觀測站臺的資料估算，中國沿海理論波浪年平均功率約為1.3*10⁷KW，若將其合理充分的利用，將會使得我國能源的結構更加合理，資源利用更加的充分。

傳統利用波浪能發電的系統中多采用旋轉電機，在低速是效率低下、耐久性差，從而嚴重的制約了波浪發電技術的發展。近年來，有學者提出采用直線電機直接利用波浪的直線運動并將其轉化為電能。然而，由于波浪上下振動的速度比較緩慢，所以不論是采用旋轉電機還是直線電機，發電機的體積與質量一般較大，從而會帶來制造成本高、安裝調試維護困難等一系列的問題；如果采用傳統齒輪箱或是液壓系統來進行增速達到增加發電機動子速度的目的，必然會帶來整體系統效率降低，維護復雜等問題。

發明內容

技術問題：本發明提供一種能夠增速傳動，有效減小電機的尺寸，具有更好的吸收波浪能和經濟效應的基于增速型直線永磁發電機的雙浮子直驅式波浪發電系統。

技術方案：本發明的基于增速型直線永磁發電機的雙浮子直驅式波浪發電系統，包括增速型直線永磁發電機、環繞所述增速型直線永磁發電機設置的內浮筒、環繞所述內浮筒設置的外浮筒、設置在所述內浮筒下側的阻尼盤、固定在所述內浮筒底端的錨鏈；增速型直線永磁發電機包括定子和環繞所述定子設置的動子，所述定子包括定子鐵心和設置在所述定子鐵心上的電樞繞組，所述動子包括動子鐵心和沿動子鐵心內表面以表貼或內嵌方式排布的動子永磁體。

進一步的，本發明系統中，所述增速型直線永磁發電機的定子鐵心、電樞繞組安裝于所述內浮筒內部；所述增速型直線永磁發電機的動子鐵心、動子永磁體安裝于所述外浮筒內部。

進一步的，本發明系統中，所述動子永磁體的磁極對數為N_l，所述電樞繞組極對數為N_h，所述定子的電樞齒數為N_p＝N_h+N_l，電機所獲得的速比為Gr＝N_l/N_h，N_h和N_l均為自然數，且N_h＜N_l。

進一步的，本發明系統中，所述動子與外浮筒相連，波浪運動速度即為發電機動子的運動速度v_l。，定子和動子之間氣隙有效諧波磁場的極對數等于電樞繞組的極對數N_h，有效諧波磁場運動速度為v_h＝G_r×v_l。

進一步的，本發明系統中，所述定子鐵心由導磁硅鋼片疊壓形成基塊，在所述基塊上設置鏤空槽，在鏤空槽內放置電樞繞組，所述導磁硅鋼片和電樞繞組均為環狀結構，二者在定子直線運動方向上間隔排列，所述基塊在定子直線運動方向上的長度a與鏤空槽在定子直線運動方向上的長度b滿足：

進一步的，本發明系統中，所述定子鐵心的齒部采用矩形齒或弧形齒，用作磁通調制極片，調制定子和動子之間的氣隙諧波磁場。

本發明采用增速型直線永磁發電機，去除傳統波浪發電系統中直線-旋轉傳動裝置和機械齒輪箱，形成一體化結構，結構緊湊，同時實現能量捕獲和能量轉換功能。

增速型直線永磁發電機動子永磁體的磁極對數為Nl，定子電樞繞組極對數為Nh，發電機定子的電樞齒數為Np＝Nh+Nl，電機所獲得的速比為Gr＝Nl/Nh，Nh和Nl均為自然數，且Nh＜Nl。這樣才能保證氣隙中的高速諧波磁場與繞組極對數匹配。根據磁齒輪原理，定子電樞齒可以作為磁通調制極片調制氣隙中的諧波磁場。