[发明专利]一种基于直线磁齿轮电机的波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于直线磁齿轮电机的波浪能发电装置，是一种综合利用直线磁齿轮与永磁直线电机的波浪能发电装置。

背景技术

自20世纪70年代开始，随着生化能源的日益减少以及环境污染的加剧，在能源的摄取与应用上人们越来越青睐于无污染、清洁、可持续发展的可再生能源。波浪能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源，与风能、太阳能相比，波浪能还具有功率密度大、可预测性强等优点，受到了国内外专家学者的关注。我国作为一个海洋大国，海岸线长超过1.8万千米，海岛岸线1.4万千米，波浪能资源丰富，根据中国沿海海洋观测站台的资料估算，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3*10⁷KW，若将其合理充分地利用，将会使得我国能源的结构更加合理，资源利用更加的充分。

传统利用波浪能发电的系统中多采用旋转电机，在低速时效率低下、耐久性差，从而严重制约了波浪发电技术的发展。近年来，有学者提出采用直线电机直接利用波浪的直线运动并将其转化为电能。然而，由于波浪上下振动的速度比较缓慢，所以不论是采用旋转电机还是直线电机，发电机的体积与质量一般较大，从而会带来制造成本高、安装调试维护困难等一系列的问题；如果采用传统齿轮箱或是液压系统来进行增速达到增加发电机动子速度的目的，必然会带来整体系统效率降低，维护复杂等问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于直线磁齿轮电机的波浪能发电装置，是一种将直线磁齿轮和永磁直线电机相结合的新型波浪能发电装置，能够解决由于波浪运动速度缓慢带来的一系列问题，完成增速传动的目的，并可以有效地减小电机的尺寸，更好地吸收波浪能，具有更好的经济效应。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于直线磁齿轮电机的波浪能发电装置，包括电机定子铁心、电机转换器、调磁环、磁齿轮低速运动部件、内浮筒和外浮筒；

所述电机定子铁心安装在电机定子轴上，电机定子轴的两端分别固定有一个圆杆，限制电机定子铁心相对电机定子轴的直线运动范围；在电机定子铁心的齿槽中嵌置有电机绕组；

所述电机转换器包括筒状的电机转换器永磁和筒状的电机转换器铁心，贴合电机转换器铁心的内外壁均固定套设有电机转换器永磁；

所述调磁环包括导磁环（比如铁磁材料的导磁环）和非导磁环（比如低温超导材料的非导磁环，以大大减小漏磁现象），导磁环和非导磁环交错间隔叠放形成筒状；

所述磁齿轮低速运动部件包括筒状的低速运动部件永磁和筒状的低速运动部件铁心，低速运动部件铁心套设于低速运动部件永磁外侧，且低速运动部件永磁外壁贴合低速运动部件铁心内壁固定；

所述电机转换器套设在电机定子铁心外侧，调磁环套设在电机转换器外侧，磁齿轮低速运动部件套设在调磁环外侧，内浮筒套设在磁齿轮低速运动部件外侧，外浮筒套设在内浮筒外侧；

所述电机定子铁心和电机转换器之间形成第一气隙，电机转换器和调磁环之间形成第二气隙，调磁环和磁齿轮低速运动部件之间形成第三气隙；

所述电机定子轴和调磁环保持位置固定，作为静止组件；所述磁齿轮低速运动部件和内浮筒保持位置固定，作为低速运动部件；所述电机转换器作为高速运动部件。

优选的，还包括阻尼板，所述调磁环的下端和位于下方的圆杆的下端均固定安装在阻尼板上。

优选的，所述电机定子铁心和电机绕组组成的电机定子部分采用环氧树脂密封。

优选的，所述电机转换器永磁、导磁环和低速运动部件永磁均可采用具有自屏蔽效应的准Halbach结构的永磁体（比如具有自屏蔽效应的准Halbach结构的钕铁硼永磁体）；所述电机定子铁心、电机转换器铁心和低速运动部件铁心均可采用硅钢片叠加结构；所述非导磁环采用低温超导材料；所述电机绕组可采用三相集中绕组结构（比如新型的模块化饼式结构）；所述电机定子铁心可采用凸定子与辅助槽结构。

优选的，所述电机定子铁心和电机转换器之间、电机转换器和调磁环之间以及调磁环和磁齿轮低速运动部件之间均通过轴承连接，用于减小相互之间的摩擦力以及固定气隙的宽度。

整个装置可以通过锚链固定于海底。

有益效果：本发明提供的基于直线磁齿轮电机的波浪能发电装置，相较于现有技术具有如下优势：