[发明专利]一种直线电机直驱海浪发电系统

说明书

本发明公开了一种直线电机直驱海浪发电系统，该系统包括机械能量提取模块、直线发电机组模块和电能后处理模块；所述机械能量提取模块由海浪带动浮筒运动，浮筒通过三根联杆与直线电机动子铁芯相连；所述直线发电机组模块通过第二从动杆连接的铰链带动直线电机动子铁芯上下垂直运动，电机内部永磁体发出的磁力线经过的路径随之发生变化，使得通过电机外定子槽内各个铜线圈的磁通量不断变化，产生并输出三相近似正弦的频率和幅值不断变化的反电势波形；再经过电能后处理模块进行整流、滤波、储能、逆变，最后输出频率幅值固定的可用三相交流电，用于近海岸地区电能供应或进行并网处理。

技术领域

本发明属于海浪发电领域，尤其涉及一种直线电机直驱海浪发电系统。

背景技术

能源和环境是当今社会的两个热门的话题，波浪能作为储量非常丰富的可再生绿色能源，与较容易利用且已有许多商业化产品的太阳能和风能相比，波浪能具有其特殊的优势。不仅能源分布广，而且平均能流密度远远大于太阳能和风能。因此对于波浪能的研究具有很好的开发前景和开发意义。

此前的海浪发电装置大多采用旋转发电机将海浪的机械能转换为电能输出，但是海浪运动作为一种直线运动，旋转电机要将直线运动转换成电机转子的旋转运动，中间必然需要增设转换装置，这也就导致转换效率比较低，而且像液压泵等装置还容易造成水体污染的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有海浪发电装置能量转换效率低下的不足，提供一种新型结构的直线电机直驱式海浪发电系统，用直线电机代替旋转电机，利用海浪的垂直运动直接带动电机动子上下切割，提高了能量的利用效率；能够使得四级能量转换过程简化为三级转换过程，提高能量利用效率；同时由于省略了液压泵等装置，还可保证发电系统清洁无污染。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种直线电机直驱海浪发电系统，该系统主要由机械能量提取模块、直线发电机组模块、电能后处理模块组成；其中，机械能量提取模块直接放置在近海岸的海浪中，并与直线发电机组模块相连，直线发电机组模块和电能后处理模块相连；所述机械能量提取模块通过提取海浪上下浮动的机械能转换成直线发电机组模块中动子铁芯上下运动的机械能；所述直线发电机组模块由动子铁芯上下运动导致电机内部磁链路径不断发生周期性变化，从而使得通过外定子铁芯上铜线圈的磁通量周期性变化，三相绕组中产生并输出近似正弦的频率和幅值不断变化的反电势波形；所述电能后处理模块将直线发电机组模块输出的电能通过整流、滤波、储能、逆变等环节进行处理后输出到近海岸地区用于供电或者将电能输送至电网。

进一步地，所述机械能量提取模块包括：浮筒、主动杆、第一从动杆、第二从动杆、第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链、第六铰链、套筒；浮筒与主动杆通过第一铰链铰接，浮筒可以绕着第一铰链转动；主动杆尾部与直线发电机组模块的发电机组底座通过第二铰链铰接，主动杆可以绕着第二铰链转动；第一从动杆一端通过第三铰链与主动杆中间部位铰接，另一端通过第五铰链与第二从动杆的一端铰接；第一从动杆可以绕着主动杆转动；套筒套在第一从动杆上，通过第四铰链铰接在直线发电机组模块的发电机组侧壁上，套筒既可沿着第一从动杆滑动，同时也可以绕着第四铰链转动；第二从动杆的另一端通过第六铰链与动子铁芯顶部铰接。

进一步地，直线发电机组模块中的电机为槽/极的圆筒型永磁开关磁链直线电机，由动子铁芯、外定子铁芯、铜线圈、内定子铁芯、永磁体、弹簧组成；动子铁芯仅由经过倒角后的铁芯构成，动子铁芯上端与第二从动杆通过第六铰链铰接，由第二从动杆带动其上下垂直运动，动子铁芯下端与弹簧相连，有效减少动子铁芯上下运动的能量损失；外定子铁芯的个槽内依次放置由铜线圈绕制而成的三相电枢绕组A1/B1/C1/A2/B2/C2，内定子铁芯中嵌入钕铁硼材料制成的永磁体。