CN105811726A - 一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机，包括上浮板、下浮板以及分布于上下浮板之间的多个圆筒型的同步磁阻直线发电机，同步磁阻直线发电机包括短初级和长次级；本发明采用多电机的分布式结构，同步磁阻直线发电机仅在次级磁阻槽中间***少量永磁体，很好地结合了磁阻同步直线发电机与永磁直线发电机的优势，不仅减小了单个电机的容量，而且永磁体用量较小，成本低，易于实现模块化，不仅适用于海浪发电，也适用于主动电磁阻尼器、振荡***等。

Description

一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机

技术领域

本发明属于海浪发电技术领域，具体涉及一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机。

背景技术

环境污染和能源危机是当今世界发展的两大共同主题。大力发展风力发电、潮汐发电、地热发电等新能源发电方式，实现能源转换方式的改变及其利用率的提高是解决这两大问题的一个重要手段，对于我国当前的环境保护和能源可持续开发有着不可忽视的作用，具有显著的经济和社会效益。海浪的运动是永不停息的，它会产生很大的动能，利用海浪的运动来发电可以节约不可再生能源，且发电过程环保，不污染大气。业界内利用海浪运动来发电的常规解决方案是通过缆线牵引着漂浮体，根据漂浮体随海浪的起伏运动，作用于缆线，缆线再作用于传动轮，传动轮转动带动发电机工作，进而产生电流，最终可以为投掷于海上的监测仪等供电。

海浪发电是一种新能源发电技术，受到了广泛的关注。由于海浪运动的特点，采用直线电机优势明显，其不需要中间连动部分，将海浪能直接转换成电能，具有结构简单、重量轻、体积小等显著优点。直线电机驱动海浪发电机的工作原理如下所述：直线发电机由励磁部分提供气隙磁场，海浪运动推动直线发电机的初级或次级往复运动，从而在电枢绕组中就能够产生交流感应电动势。

由于海浪的方向不确定性，使得传动轮的作业效率十分低下，且不能够长期漂浮于海上发电；此外，发电机在海浪起伏的间隔时间内容易出现间隙停顿，造成断续发电，发电持续性差。因此，海浪发电机的关键课题是能量的高效转化及容量的提高，现有技术中有采用开关磁阻直线发电机的，也有采用永磁同步直线发电机的，前者成本低，效率低，后者效率高，成本高。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机，其采用多电机的分布式结构，同步磁阻直线发电机仅在次级磁阻槽中间***少量永磁体，很好地结合了磁阻同步直线发电机与永磁直线发电机的优势，不仅减小了单个电机的容量，而且永磁体用量较小，成本低。

一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机，包括上浮板、下浮板以及分布于上下浮板之间的多个圆筒型的同步磁阻直线发电机，所述的同步磁阻直线发电机通过整流器并联接至外部直流电源上，上浮板与下浮板通过连接线固定连接；

所述的同步磁阻直线发电机包括短初级和长次级；其中：

所述的长次级一端竖直固定于下浮板上，其包括电机轴、次级铁芯和永磁体；所述的电机轴沿圆周方向贴合有N组所述的次级铁芯，N为大于2的偶数且N组次级铁芯呈磁阻对称结构；所述的次级铁芯采用长条型硅钢片叠压而成，所述的硅钢片上沿轴向开有多组弧形通孔，由此次级铁芯轴向上由于开有弧形通孔的硅钢片叠压而形成多组弧形磁阻槽，所述的永磁体即填充嵌设于这些弧形磁阻槽中；相邻两组弧形磁阻槽中永磁体的充磁方向相反；

所述的短初级与上浮板牵引连接，其包括电枢绕组和由多块环形的齿部铁芯和轭部铁芯交替叠加组成的电枢铁芯，使得所述的长次级通过齿部铁芯与轭部铁芯交替叠加所形成的环形通孔贯穿整个电枢铁芯；

所述齿部铁芯的内孔比轭部铁芯的内孔小，由此相邻两块齿部铁芯及其中间所夹的轭部铁芯即形成电枢槽，电枢槽中设有饼式的所述电枢绕组。

进一步地，所述的齿部铁芯和轭部铁芯分别采用不同内孔大小的圆环硅钢片叠压而成。

优选地，所述的圆环硅钢片存在一处断开裂缝，叠压时所有圆环硅钢片的按裂缝对齐；有效减小铁芯中的涡流。

进一步地，所述的短初级和长次级均通过无缝不锈钢管密封。

进一步地，所述的短初级端部装有铜质滑动轴承，使得短初级在外包不锈钢管的长次级上滑动运行。

进一步地，所述的永磁体采用钕铁硼或铁氧体；仅需要少量，***条形次级铁芯的中间部分。

本发明采用多电机的分布式结构，不仅减小了单个电机的容量，而且永磁体用量较小，成本低，很好地结合了开关磁阻直线发电机与永磁直线发电机的优势；故相对现有技术本发明具有以下有益技术效果：

(1)本发明的多电机分布式结构，使得单机容量小，易于实现模块化，不仅适用于海浪发电，也适用于主动电磁阻尼器、振荡***等。

(2)本发明采用同步磁阻直线发电机，永磁体用量小，成本低。

附图说明

图1为本发明海浪发电机的整体结构示意图。

图2为本发明中同步磁阻直线发电机的结构示意图。

图3为同步磁阻直线发电机中长次级的横截面示意图。

图4为同步磁阻直线发电机中长次级铁芯一个径向单元的结构示意图。

图5为同步磁阻直线发电机中短初级纵向截面的局部示意图。

图6(a)为短初级齿部铁芯的冲片结构示意图。

图6(b)为短初级轭部铁芯的冲片结构示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明海浪发电机包括下浮板1、多个同步磁阻式直线发电机2、连接线3、整流器4和上浮板5；本实例海浪发电机采用分布式结构，由多个圆筒型同步磁阻直线发电机2构成，安装在上浮板5与下浮板1之间，上浮板5与下浮板1由连接线3连接固定。

图1中显示了四个同步磁阻式直线发电机2，实际同步磁阻式直线发电机2个数决定于应用需求，同步磁阻式直线发电机2在波浪作用下，产生交流感应电动势，其通过整流器4整成直流，并联接到外部直流电源上。

如图1和图2所示，同步磁阻式直线发电机2包括短初级21与长次级22，所有短初级21连接着上浮板5，所有长次级22连接着下浮板1。长次级22为同步磁阻结构，包括次级铁芯221、永磁体222与电机轴223，其采用多层磁阻结构。

如图3所示，长次级铁芯221采用径向叠压方式，其外表面通过无缝不锈钢管224密封，在电机轴223圆周方向上分成偶数个长次级铁芯221，每个长次级铁芯221相同，如图4所示：次级铁芯221采用硅钢片225叠压而成，硅钢片225上沿轴向开有多组弧形通孔，由此次级铁芯轴向上由于开有弧形通孔的硅钢片叠压而形成多组弧形磁阻槽，永磁体222即填充嵌设于这些弧形磁阻槽内，相邻两组弧形磁阻槽内永磁体222的充磁方向相反，永磁体222可以采用钕铁硼或铁氧体，仅需要少量，***磁阻槽的中间部分。

如图2和图5所示，短初级21包括电枢绕组211、齿部铁芯212和轭部铁芯213，电枢绕组211为环形绕组，齿部铁芯212和轭部铁芯213交替叠加组成电枢铁芯；电枢铁芯外表面通过无缝不锈钢管密封，电枢铁芯端部采用铜质滑动轴承。

如图6所示，齿部铁芯212与轭部铁芯213由不同的圆环硅钢片叠压而成，每片硅钢片中间断开，叠压时裂缝对齐，有效减小铁芯中的涡流。齿部铁芯212的内孔比轭部铁芯213的内孔小，由此相邻两块齿部铁芯212及其中间所夹的轭部铁芯213即形成电枢槽，电枢槽中即设置饼式的电枢绕组211。

本实施例海浪发电机的工作原理为：上浮板5和下浮板1在海浪的作用下晃动，使得每个同步磁阻式直线发电机2的短初级21与长次级22产生了上下相对运动，相对运动使得电枢绕组211的磁链发生变化，产生交变的感应电动势，该电动势通过整流器4整成直流，并联接到电源上。

由此可见，本发明海浪发电机采用多电机的分布式结构，同步磁阻直线发电机仅在次级磁阻槽中间***少量永磁体，很好地结合了磁阻同步直线发电机与永磁直线发电机的优势，不仅减小了单个电机的容量，而且永磁体用量较小，成本低。

上述的对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于同步磁阻式直线电机驱动的海浪发电机，其特征在于：包括上浮板、下浮板以及分布于上下浮板之间的多个圆筒型的同步磁阻直线发电机，所述的同步磁阻直线发电机通过整流器并联接至外部直流电源上，上浮板与下浮板通过连接线固定连接；

所述的同步磁阻直线发电机包括短初级和长次级；其中：

所述的长次级一端竖直固定于下浮板上，其包括电机轴、次级铁芯和永磁体；所述的电机轴沿圆周方向贴合有N组所述的次级铁芯，N为大于2的偶数且N组次级铁芯呈磁阻对称结构；所述的次级铁芯采用长条型硅钢片叠压而成，所述的硅钢片上沿轴向开有多组弧形通孔，由此次级铁芯轴向上由于开有弧形通孔的硅钢片叠压而形成多组弧形磁阻槽，所述的永磁体即填充嵌设于这些弧形磁阻槽中；相邻两组弧形磁阻槽中永磁体的充磁方向相反；

所述的短初级与上浮板牵引连接，其包括电枢绕组和由多块环形的齿部铁芯和轭部铁芯交替叠加组成的电枢铁芯，使得所述的长次级通过齿部铁芯与轭部铁芯交替叠加所形成的环形通孔贯穿整个电枢铁芯；

所述齿部铁芯的内孔比轭部铁芯的内孔小，由此相邻两块齿部铁芯及其中间所夹的轭部铁芯即形成电枢槽，电枢槽中设有饼式的所述电枢绕组。

2.根据权利要求1所述的海浪发电机，其特征在于：所述的齿部铁芯和轭部铁芯分别采用不同内孔大小的圆环硅钢片叠压而成。

3.根据权利要求2所述的海浪发电机，其特征在于：所述的圆环硅钢片存在一处断开裂缝，叠压时所有圆环硅钢片的按裂缝对齐。

4.根据权利要求1所述的海浪发电机，其特征在于：所述的短初级和长次级均通过无缝不锈钢管密封。

5.根据权利要求4所述的海浪发电机，其特征在于：所述的短初级端部装有铜质滑动轴承，使得短初级在外包不锈钢管的长次级上滑动运行。

6.根据权利要求1所述的海浪发电机，其特征在于：所述的永磁体采用钕铁硼或铁氧体。