[发明专利]基于增速型直线永磁发电机的双浮子直驱式波浪发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合利用直线磁齿轮与永磁直线电机的波浪能发电的装置。

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，波浪能又具有功率密度大、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，若将其合理充分的利用，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，在低速是效率低下、耐久性差，从而严重的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

技术问题：本发明提供一种能够增速传动，有效减小电机的尺寸，具有更好的吸收波浪能和经济效应的基于增速型直线永磁发电机的双浮子直驱式波浪发电系统。

技术方案：本发明的基于增速型直线永磁发电机的双浮子直驱式波浪发电系统，包括增速型直线永磁发电机、环绕所述增速型直线永磁发电机设置的内浮筒、环绕所述内浮筒设置的外浮筒、设置在所述内浮筒下侧的阻尼盘、固定在所述内浮筒底端的锚链；增速型直线永磁发电机包括定子和环绕所述定子设置的动子，所述定子包括定子铁心和设置在所述定子铁心上的电枢绕组，所述动子包括动子铁心和沿动子铁心内表面以表贴或内嵌方式排布的动子永磁体。

进一步的，本发明系统中，所述增速型直线永磁发电机的定子铁心、电枢绕组安装于所述内浮筒内部；所述增速型直线永磁发电机的动子铁心、动子永磁体安装于所述外浮筒内部。

进一步的，本发明系统中，所述动子永磁体的磁极对数为N_l，所述电枢绕组极对数为N_h，所述定子的电枢齿数为N_p＝N_h+N_l，电机所获得的速比为Gr＝N_l/N_h，N_h和N_l均为自然数，且N_h＜N_l。

进一步的，本发明系统中，所述动子与外浮筒相连，波浪运动速度即为发电机动子的运动速度v_l。，定子和动子之间气隙有效谐波磁场的极对数等于电枢绕组的极对数N_h，有效谐波磁场运动速度为v_h＝G_r×v_l。

进一步的，本发明系统中，所述定子铁心由导磁硅钢片叠压形成基块，在所述基块上设置镂空槽，在镂空槽内放置电枢绕组，所述导磁硅钢片和电枢绕组均为环状结构，二者在定子直线运动方向上间隔排列，所述基块在定子直线运动方向上的长度a与镂空槽在定子直线运动方向上的长度b满足：

进一步的，本发明系统中，所述定子铁心的齿部采用矩形齿或弧形齿，用作磁通调制极片，调制定子和动子之间的气隙谐波磁场。

本发明采用增速型直线永磁发电机，去除传统波浪发电系统中直线-旋转传动装置和机械齿轮箱，形成一体化结构，结构紧凑，同时实现能量捕获和能量转换功能。

增速型直线永磁发电机动子永磁体的磁极对数为Nl，定子电枢绕组极对数为Nh，发电机定子的电枢齿数为Np＝Nh+Nl，电机所获得的速比为Gr＝Nl/Nh，Nh和Nl均为自然数，且Nh＜Nl。这样才能保证气隙中的高速谐波磁场与绕组极对数匹配。根据磁齿轮原理，定子电枢齿可以作为磁通调制极片调制气隙中的谐波磁场。