[发明专利]一种直驱式海浪发电机结构

说明书

本发明提出了一种直驱式海浪发电机结构，属于电机技术领域。该结构由定子、转子、叶轮组成。其中转子为中空结构，通过外轴固定的方式连接到定子上并旋转，中空部分装有通过轴向液压装置变桨的叶轮。本发明采用叶轮内置于转子的机泵一体化结构，使得能量传递环节减少，能有效降低能量传递损失和设备故障率，并且可变桨距的叶轮设计使海浪能的利用率最大化。当海浪冲击叶轮带动转子旋转发电时，海水可以带走因损耗产生的热量，有效降低电机温升，相比于传统海浪发电机，有效延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种海浪发电机结构，特别是一种直驱式海浪发电机结构。属于海浪发电技术领域。

背景技术

随着环境恶化和化石能源紧张的趋势日益显著，开发和利用清洁能源已逐渐被人们所重视。海浪发电便是一种有效利用清洁能源的手段。目前，所研究和使用的传统海浪发电系统均是通过某种动力转换装置，将海浪中蕴藏的能量吸收起来，再传递给齿轮传动装置，进而带动传统意义上的发电机旋转，从而发电。然而由于海底环境恶劣，传动装置长期工作在海洋环境中易出现各种故障，并且海水浸泡等造成的传动装置摩擦损耗的增大，会导致能量存在一部分损耗。

中国发明专利“双向叶轮直驱海浪发电机组 ”（申请号：106014846A）提出了一种直驱式海浪发电机结构，该结构采用双向传统螺旋桨式叶轮结构，虽然在一定程度上提高了海浪的往返动能利用率，但由于采用轴向双电机设计，不但对转子轴承的机械强度要求高，还增加发电成本。并且在发电机轴向方向加设“子弹头”型导流罩，使得水流在流过发电机时，产生扰流体，对电机振动产生影响。这就对发电机固定就提出了更高的要求。扰流体严重时还可能与发电机振动产生共振，进而影响发电效率。此外，导流罩的设置加大了叶轮叶片在海浪涌动时受到的冲击，易使叶轮叶片海水在涨潮落潮等涌动猛烈的时刻发生断折等事故。因此，设计一种结构简单，运行稳定，效率高的海浪发电机势在必行。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种直驱式海浪发电机结构，设计为机泵一体化的直接驱动方式，减少了能量传递的环节，使得采用该结构的发电机不需要变速箱，有效减小设备发生故障的概率、降低能量传递损失、提高能源的利用率；提高一体化程度，便于集中控制，节约设备成本并减小所占用的空间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的直驱式海浪发电机结构，包括定子铁芯（1）、定子绕组（2）、定子端环（3）、转子铁芯（4）、永磁体（5）、转子固定端环（6）、转子固定轴承（7）、气隙（8）、叶轮（9）；

定子绕组（2）嵌于定子铁芯（1）内侧的定子槽中，永磁体（5）嵌于转子铁芯（4）外表面，定子铁芯（1）与转子铁芯（4）之间为气隙（8）；

定子铁芯（1）两侧端部装有定子端环（3）、转子铁芯（4）两侧端部装有转子固定端环（6），定子端环（3）和转子固定端环（6）之间为转子固定轴承（7），使得转子通过转子固定轴承（7）以外轴固定方式连接到定子铁芯（4）上并旋转。

转子铁芯（4）内部为中空结构，叶轮（9）固定于转子铁芯（4）内侧，海水推动叶轮（9）旋转时，带动转子铁芯（4）同步旋转。采用定子固定端环（6），有效防止了转子固定轴承（7）对定子铁芯的磨损，并在一定程度上保护了定子绕组（2）。

所述的发电机结构中，发电机轴向尺寸小于径向尺寸。采用该种结构，减小了发电机的转动惯量，使海浪易于推动叶轮（9）带动转子铁芯（4）同步旋转。并且有效降低了对海洋生物的影响。

所述的发电机结构中，叶轮（9）包括多个叶片，呈对称分布，叶片之间在周向上有5-10°的缝隙。采用该种结构可以保证当桨距较小时，海浪可以从转子内部正常流出。