CN101860171A - 一种永磁直线发电机 - Google Patents

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关世海
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Abstract

一种永磁直线发电机，包括定子铁心，嵌入定子铁心槽内的绕组、永磁体、置于定子铁心中间的动子，动子由动子铁心和置于动子铁心槽内的非导磁材料组成，用电机外壳将定子铁心固定在海岸平台上，动子铁心通过传杆与浮筒连接，使浮筒呈漂浮状态位于距海平面0.4-0.6m处。由于海浪对浮筒的作用，使浮筒通过传杆带动动子铁心上下往复运动，在相邻的两个位置时因回路磁阻变化使穿过绕组线圈的磁通量发生周期性变化，在线圈中产生周期变化的感应电势。本发明以水磁直线电机取代传统的旋转发电机，简化发电机的机构，减少机械摩擦损耗，把永磁体安放在定子上，提高了电机的防腐能力，减少了发电机的体积和成本，有利于海浪能的进一步开发。

Description

一种永磁直线发电机
技术领域：本发明涉及发电机领域，具体指一种用于将海浪的波浪能转换为电能的装置。
背景技术：作为主要可再生能源之一的海洋能，目前已取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在新世纪充分开发和利用海洋能展示了美好的前景。海洋波浪能简称波浪能，这是一种取之不尽用之不竭的无污染可再生能源。据测算，地球上海洋波浪蕴藏的电能可达5000GW。21世纪将是人类全面深入地研究、开发和利用海洋的世纪。我国是海洋大国，从渤海、黄海、东海到南海，总面积超过4.7×106km2，还有7000多个岛屿，海岸线长超过18000km。据有关部门观测，我国海域的波浪能密度约为2～5KW/m2，可见我国可利用波浪能极为丰富。海洋波浪能转换成电能之后，可向海上航标灯、沿海居民、海岛居民或守卫海岛的解放军战士提供电力，还可以实现大规模并网发电。
目前常用的电机永磁体是安放在动子上，这样在海岸处发电提高了对永磁体的防腐难度；其次是在直线电机中长定子的设计要求大量的永磁体，这样综合起来电机的成本很大。为了降低电机的体积和成本，增加电机的使用寿命，更有效的实现能量的转换，发明新型海浪永磁直线发电机就成为研究的重点。
发明内容：
发明目的：本发明提供一种永磁直线发电机，目的在于适应海浪发电的要求，在有效实现将海浪的波浪能转换为电能的同时，降低电机成本并增加电机使用寿命。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实施的：
一种永磁直线发电机，包括定子铁心，嵌入定子铁心槽内的绕组和永磁体，其特征在于：所述发电机还包括置于定子铁心中间的动子，动子由动子铁心以及非导磁材料组成，其中非导磁材料镶嵌在动子铁心槽内；定子铁心通过电机外壳固定在海岸的平台上，动子铁心通过传杆与浮筒连接，使浮筒呈漂浮状态位于距离海平面0.4-0.6m处。
所述定子铁心与动子铁心之间有1mm的气隙。
所述的永磁体由稀土永磁材料钕铁硼组成，并且相邻永磁体的充磁方向相反。
所述的定子铁心和动子铁心由硅钢片制成。
所述动子铁心的齿距和槽距相等，定子铁心的槽距与动子铁心的槽距相等。
所述永磁体与绕组沿垂直于动子铁心的力向排列，永磁体的充磁方向与动子铁心相平行。
所述永磁体与绕组沿平行于动子铁心的方向排列，永磁体的充磁方向与动子铁心相垂直。
优点及效果：本发明以永磁直线电机取代传统的旋转发电机，简化了发电机的机构，符合海浪运动的特点，同时减少机械摩擦损耗；把永磁体安放在定子上提高了电机的防腐能力；减少了发电机的体积和成本。有利于海浪能的进一步开发。
附图说明：
图1为传统发电机结构示意图；
图2为本发明第一种结构示意图；
图3为本发明第一种结构示意图的磁路回路；
图4为本发明第一种结构示意图的另一种磁路回路；
图5为本发明第二种结构示意图；
图6为本发明第二种结构示意图的磁路回路；
图7为本发明第二种结构示意图的另一种磁路回路；
附图标记说明：
1、定子铁心  2、绕组  3、永磁体  4、动子铁心  5、传杆  6、浮筒  7、非导磁材料。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行具体说明：
图1为传统发电机结构示意图，如图所示，现有技术中发电机的永磁体3排列在非导磁体材料7两侧，定子铁心1位于永磁体3两侧，在定子铁心1的槽中安装有绕组2。采用这种传统结构在海岸处发电，首先是增加了永磁体3的防腐处理难度；其次是在直线电机中长定子的设计要求大量的永磁体3，这样综合起来加大了发电机的成本。
图2为本发明的第一种结构示意图，如图所示，动子铁心4以及非导磁材料7组成动子，其中非导磁材料7安装在动子铁心4的槽内，动子铁心4的齿距和槽距相等，动子铁心4置于定子铁心1中间，动子铁心4和定子铁心1均由硅钢片制成，且动子铁心4与定子铁心1之间有1mm的气隙；定子铁心1的槽内安装有绕组2和永磁体3，动子铁心4槽之间的距离与定子铁心1槽之间的距离相同，且动子铁心4的槽型和定子铁心1的槽型可根据实际情况的需要而变化；永磁体3由稀土永磁材料钕铁硼组成，并且相邻永磁体3的充磁方向是相反的；绕组2和永磁体3沿垂直于动子铁心4的方向排列，绕组2位于靠近动子铁心4一侧，永磁体3的充磁方向与动子铁心4相平行。
定子铁心1通过电机外壳固定在海岸的平台上，且定子铁心1通过传杆5与浮筒6连接，使浮筒6呈漂浮状态位于距离海平面0.4-0.6m处，由此组成四面扁平型永磁直线电机，其中浮筒6的体积和材料根据当地环境而确定；通过海浪对浮筒6的作用，使浮筒6运动，并通过传杆5带动动子铁心4上下的往复的运动，在相邻的两个位置时因回路磁阻变化并使穿过绕组2线圈的磁通量发生周期性变化，在线圈中产生周期变化的感应电势，动子和定子铁心1在两种极端位置时的磁路回路如图3、图4所示，其中图3为一种位置磁路回路，图4为另一位置的磁路回路。
图5为本发明的第二种结构示意图，如图所示，动子铁心4以及非导磁材料7组成动子，其中非导磁材料7安装在动子铁心4的槽内，动子铁心4的齿距和槽距相等，动子铁心4置于定子铁心1中间，动子铁心4和定子铁心1均由硅钢片制成，且动子铁心4与定子铁心1之间有1mm的气隙；定子铁心1的槽内安装有绕组2和永磁体3，动子铁心4槽之间的距离与定子铁心1槽之间的距离相同，且动子铁心4的槽型和定子铁心1的槽型可根据实际情况的需要而变化；永磁体3由稀土永磁材料钕铁硼组成，并且相邻永磁体3的充磁方向是相反的；绕组2和永磁体3沿平行于动子铁心4的方向排列，永磁体3的充磁方向与动子铁心4相垂直。
定子铁心1通过电机外壳固定在海岸的平台上，且定子铁心1通过传杆5与浮筒6连接，使浮筒6呈漂浮状态位于距离海平面0.4-0.6m处，由此组成四面扁平型永磁直线电机，其中浮筒6的体积和材料根据当地环境而确定；通过海浪对浮筒6的作用，使浮筒6运动，并通过传杆5带动动子铁心4上下的往复的运动，在相邻的两个位置时因回路磁阻变化并使穿过绕组2线圈的磁通量发生周期性变化，在线圈中产生周期变化的感应电势，动子和定子铁心1在两种极端位置时的磁路回路如图6、图7所示。其中图6为一种位置磁路回路，图7为另一位置的磁路回路。

Claims (7)

1.一种永磁直线发电机，包括定子铁心(1)，嵌入定子铁心(1)槽内的绕组(2)和永磁体(3)，其特征在于：所述发电机还包括置于定子铁心(1)中间的动子，动子由动子铁心(4)以及非导磁材料(7)组成，其中非导磁材料(7)镶嵌在动子铁心(4)槽内；定子铁心(1)通过电机外壳固定在海岸的平台上，动子铁心(4)通过传杆(5)与浮筒(6)连接，使浮筒(6)呈漂浮状态位于距离海平面0.4-0.6m处。
2.根据权利要求1所述一种永磁直线发电机，其特征在于：所述定子铁心(1)与动子铁心(4)之间有1mm的气隙。
3.根据权利要求1所述一种永磁直线发电机，其特征在于：所述的永磁体(3)由稀土永磁材料钕铁硼组成，并且相邻永磁体(3)的充磁方向相反。
4.根据权利要求1所述一种永磁直线发电机，其特征在于：所述的定子铁心(1)和动子铁心(4)由硅钢片制成。
5.根据权利要求1所述一种永磁直线发电机，其特征在于：所述动子铁心(4)的齿距和槽距相等，定子铁心(1)的槽距与动子铁心(4)的槽距相等。
6.根据权利要求1所述一种永磁直线发电机，其特征在于：所述永磁体(3)与绕组(2)沿垂直于动子铁心(4)的方向排列，永磁体(3)的充磁方向与动子铁心(4)相平行。
7.根据权利要求1所述一种永磁直线发电机，其特征在于：所述永磁体(3)与绕组(2)沿平行于动子铁心(4)的方向排列，永磁体(3)的充磁方向与动子铁心(4)相垂直。
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