[发明专利]一种岸基海浪发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于海浪发电的岸基海浪发电机。

背景技术

海浪具有十分巨大的能量，从海啸能把轮船冲上陆地，甚至能推翻岸边的建筑物就不难看出其中能量的巨大，海浪能是以动能形式表现的水能资源。有科学家曾经估测，在1平方千米的海面上，海浪能的功率高达2.0×100000千瓦，如果我们能将海浪能合理利用，将海浪的动能转化为电能，这能源不仅储量大、无污染，而且是可再生能源，取之不尽，用之不竭，加之我国是海洋大国，可利用的海洋资源极为丰富。

海浪发电机是利用海浪的上下垂直位移作为动力，推动发电机动子使水能转化为电能, 其所产生的电能先被送到岸边的变电站，升压后送入电网。

在传统直线电机里，永磁体的磁化方向垂直气隙并且相邻磁体间磁化方向旋转，因对称性，磁场在永磁阵列两侧是对称的。用Halbach型永磁体阵列，可以很容易得到在空间按较理想的正弦分布的磁场，可大大减弱电机的齿槽效应力矩。即使采用每极较少的永磁体段数(例如3段，甚至2段)，也可以很容易得到和理想Halbach型永磁体阵列类似的磁场分布。上述特点使得采用Halbach型永磁体阵列的电机的齿槽效应力矩几乎可以忽略不计，有利于提高电机的性能。该特点也说明要制造此种高性能电机的成本不高，因为通过采用较少段数的Halbach型阵列，以及采用简单绕组和定、转子非斜槽结构，就可以得到理想的正弦分布的磁场。

圆筒型永磁直线发电机按动子永磁体排列不同可分为径向充磁结构，轴向充磁结构和海尔贝克阵列（Halbach）充磁结构；

径向充磁结构永磁阵列需要动子扼部导磁，并且效率较低，而且其磁密主要集中在永磁体处所示。很难得到正弦磁场。轴向充磁结构永磁阵列的磁场是在径向的上下两个方向是均匀分布的，轴向充磁结构对气隙的要求较高，当气隙较小时永磁体有较高的利用率，当气隙加大时漏磁会显著增大，功率密度、效率等性能指标明显减小，因此，轴向充磁结构不适合应用到大气隙直线电机中，同时其气隙磁密也很难达到正弦。在实际应用中很难做到理想Halbach充磁阵列，所以实际应用中用分段磁体构成，每极下永磁体每块按一定的方向排列近似等效理想Halbach阵列。

专利号201020163714的专利“一种永磁直线发电机”的动子由动子铁心和置于动子铁心槽内的非导磁材料组成，但其磁场的磁感应强度与正弦性存在不足。

电励磁直线电机有励磁损耗产生，降低了综合效率；无铁永磁直线电机具有磁阻力小、定位精度高等优点，并可同时提供水平和垂直驱动力，但因没有铁磁物质构成磁路，存在气隙磁通密度低、脉动力不足的缺点。

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术的不足与缺陷，提供一种使磁场具有更好的正弦性以及更强的磁感应强度的岸基海浪发电机。

技术方案：一种岸基海浪发电机，包括竖向设置的环形的定子和设置在所述定子轴线上的动子，定子的外表面上设置有定子线圈槽，定子线圈槽内嵌有初极三相绕组，动子包括动子轴、环绕动子轴的基板和环绕基板的海尔贝克阵列永磁体；海尔贝克阵列永磁体包括至少一组永磁体阵列，每组永磁体阵列包括四个沿动子轴向依次排列的环形永磁体，各组永磁体阵列的充磁方向排列顺序相同，每个永磁体阵列中四个环形永磁体的充磁方向从下向上依次为径向向内、轴向向上、径向向外、轴向向下，或轴向向上、径向向外、轴向向下、径向向内，或径向向外、轴向向下、径向向内、轴向向上，或轴向向下、径向向内、轴向向上、径向向外；定子的内表面与海尔贝克阵列永磁体之间设有气隙。 

本发明中，气隙是定子的内表面与海尔贝克阵列永磁体之间0.5至1厘米的间隙。

本发明的用于海浪发电的永磁直线同步电机以岸基海浪发电站为基础，利用海浪冲击发电机永磁体动子作上下运动，切割直线电机定子绕组产生感生电动势，再用变频装置将直线发电机频率转化为工频，就可以将电输送给用户或者电网；

本发明在次极绕组未运动时，直线电机气隙间存在一个由永磁体产生的静止磁场，这个磁场按直线方向呈正弦分布，定子绕组没有电流通过，当海浪来时，推动永磁体作上下运动，原理上与旋转电机基本相似，不同之处在于直线电机的磁场沿直线方向平移，定子绕组切割磁感线就会产生感生电动势，当外电路闭合时，直线电机就向外部电路输送电能。