[发明专利]分离式海浪直线发电机

说明书

技术领域

本发明是用于海浪发电的新型永磁直线同步电机。利用海浪运动经能量转换器带动直线发电机动子运动。动子切割直线发电机定子绕组，产生感生交流电。因此此设备是一种利用直线运动将海浪运动能转化为电能的设备。本技术可以应用于海浪发电领域。

背景技术

海洋辽阔，占地球表面70.8％。海洋“无风三尺浪”，浪起浪落中蕴藏着巨大的能量。发明先进的海浪发电设备，利用海洋资源对解决世界的能源问题有着重大的意义。永磁直线发电机运用到海浪发电中是一项很有发展前景的新技术。

上世纪70年代起由于石油危机，各国科学家开始探索海浪发电，研制出几种不同类型的海浪发电站。海浪发电系统由海浪能量、能量转换器、发电机系统、变电设备组成。其中能量转换器是将海浪能量转换为发电设备可以吸收的能量，直接关系到海浪发电的效果，因此它是重要的发电设备；发电机系统包括旋转机构和传统发电机，目前人们开始研究用直线电机发电，减少中间旋转机构；变电设备的功能是将发电机发出的不同频率的电转变为工频电，供用户使用。经过30多年的研究，科学家设计出几十种不同的发电装置，以提高发电效率。这种形式的发电站已经在英国使用，发出的电已经接入电网。

海浪发电有两种方式：一、岸边海浪发电站，即将发电设备建在岸边。这种电站容易实现，缺点是获取的海浪小，发电量不大，而且电站容易受到风暴的袭击，抗击风暴能力差。另一种是离岸发电站，将发电设备建在船上或井架上，目前科学家探索将发电站建在水下。这种发电站可以远离海岸，获得更多的海浪能量，发电量大，而且由于发电设备在水下，不易受到风暴的袭击。本发明可以直接应用于这两种电站，不需要中间传动机构，直接由海浪转换器带动直线电机发电。使发电设备简化。

200710021763.4发明人公布了一项发明申请“用于海浪发电的永磁直线同步电机”。包括两个定子铁心、两套定子绕组、一个由N、S交错永磁体组成的动子。随海浪运动发生变化的动子磁场切割定子绕组，产生感生电动势。这一发明动子不用励磁绕组，结构简单，维修少。但是我们在以后的电磁分析中发现，这种永磁体组成动子结构，可以进一步优化，为此我们提出新型的永磁体动子。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种分离式海浪直线发电机，本发明的分离式海浪直线发电机可以直接应用于这两种电站，不需要中间传动机构，直接由海浪转换器带动直线电机发电，使发电设备简化。

技术方案：本发明的分离式海浪直线发电机包括初级铁心、次级动子和气隙。初级铁心位于发电机的两侧，次级动子位于初级铁心的中间，初级铁心与次级动子之间设有气隙(如图1所示)；在初级铁心内侧设有初级三相绕组；次级动子包括次级铁心、次级右上永磁体、次级左上永磁体、次级非导磁材料、次级右下永磁体、次级左下永磁体；次级右上永磁体与次级右下永磁体、次级左上永磁体与次级左下永磁体分别组成一对极，并分别位于次级铁心外侧，两边的磁路由次级非导磁材料隔开。次级右上永磁体、次级左上永磁体具有相同的极性，次级右下永磁体、次级左下永磁体具有相同的极性，并且次级右上永磁体与次级右下永磁体极性相反，这样布局使两边初受到的平行方向的电磁力相等，两边的气隙相等。初级与次级间有0.5-1厘米的气隙。

1)压力随海浪运动而发生变化的海浪转换器，直接带动动子永磁体进行直线运动，使直线电机内部产生一个随时间变化的磁场；

2)磁场上下运动切割永磁直线电机绕组，故在绕组中产生感生电动势。如外电路闭合，海浪动力转化为电能发电；

3)运动的磁体与定子间会产生水平方向的电磁力，为了不使电机的定转子之间被吸在一起，我们采用双初级和双次级绕组来平衡电磁力。

4)分离式永磁构成的次级，在气隙的两边产生各自独立的磁路，磁场分布如图2所示。经过磁场软件分析发现，如果要产生0.7~1.0T的磁场，采用此永磁结构要比图1结构节省1/3~1/4永磁体的用料。此发明减少了很多永磁材料用量，节省成本。

直线电机发出的交流电频率永磁体的运动频率相同，是一个频率变化的电源。需用交-交变频装置将直线发电机频率转化为工频50Hz，输送给用户或者电网。

有益效果：

1)分离式永磁体作为直线电机次级，提高效率，减少永磁体用量，大大节省成本。

2)海浪发电以直线电机发电，减少中间环节，节省成本；

3)海浪发电，不会像火电那样产生有毒气体，污染环境。