專利名稱：基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于磁齒輪的新型直線波浪發(fā)電機(jī)，采用磁齒輪調(diào)節(jié)速度，屬于 波浪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水體蘊(yùn)藏著巨大的能量，在世界能源日益緊張的今天，波浪發(fā)電成為了發(fā)展新能 源的重要方向。傳統(tǒng)波浪發(fā)電所采用的是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在低速時(shí)效率低、耐久性差，成為制約 波浪發(fā)電發(fā)展的重要因素。近年來，我國(guó)學(xué)者提出采用直線電機(jī)直接利用波浪的上下垂直 位移作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電機(jī)次級(jí)直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，可使整個(gè)系統(tǒng)效率提高、壽命增長(zhǎng)等。但 是由于波浪運(yùn)動(dòng)速度較低，傳統(tǒng)采用齒輪箱作為中間環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)速，以增加電機(jī)次級(jí)速度， 而齒輪箱使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)體積和重量增加，同時(shí)還有噪聲、磨損、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等問題。若采 用磁齒輪傳動(dòng)則既可以調(diào)節(jié)速度，又可以避免噪聲、磨損，減少響應(yīng)時(shí)間。因此，有必要提出 一種新型的直線電機(jī)裝置以推動(dòng)波浪發(fā)電的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對(duì)波浪發(fā)電現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種基于磁齒輪的 直線波浪發(fā)電機(jī)，采用磁齒輪取代傳統(tǒng)的機(jī)械增速齒輪箱，并將磁齒輪與直線電機(jī)進(jìn)行整 合，省去了磁齒輪高速側(cè)，將磁齒輪低速側(cè)作為電機(jī)動(dòng)子永磁體，使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，并減小 了電機(jī)損耗、體積和重量，提高了效率和耐久性。技術(shù)方案本發(fā)明的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)用于離岸波浪發(fā)電，利用波浪 起伏運(yùn)動(dòng)直接推動(dòng)浮筒上下運(yùn)動(dòng)，使固定在浮筒內(nèi)的次級(jí)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)透過調(diào)磁環(huán)切 割處于靜止?fàn)顟B(tài)的初級(jí)繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于調(diào)磁環(huán)的存在可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的大小，因 此可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于使動(dòng)子增速的作用，達(dá)到動(dòng)子低速時(shí)初級(jí)繞組內(nèi)感應(yīng)高電動(dòng)勢(shì)的效果， 再用變頻裝置將產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)化為工頻，就可以將電能輸送給用戶或電網(wǎng)。本發(fā)明的基于磁齒輪的新型直線波浪發(fā)電機(jī)，該電機(jī)將直線電機(jī)與磁齒輪整合在 一起，它包括電機(jī)初級(jí)、電機(jī)次級(jí)；電機(jī)初級(jí)包括圓柱狀的初級(jí)鐵芯、初級(jí)繞組、調(diào)磁環(huán)；調(diào) 磁環(huán)沿圓柱狀的初級(jí)鐵芯軸向分布在初級(jí)繞組和永磁體之間，并固定在初級(jí)鐵芯上，初級(jí) 繞組嵌入初級(jí)鐵芯的線槽內(nèi)，初級(jí)鐵芯固定于水底；電機(jī)次級(jí)包括永磁體、圓筒狀的動(dòng)子鐵 芯，磁齒輪低速側(cè)即為永磁體，它沿圓筒狀的動(dòng)子鐵芯表面軸向均勻分布，動(dòng)子鐵芯固定在 浮筒內(nèi)，它們作為一個(gè)整體漂浮在水面上。所述的調(diào)磁環(huán)是由導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導(dǎo)磁塊材 料為鐵磁材料。所述的永磁體是由多個(gè)徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構(gòu)成圓筒形，并 均勻貼在動(dòng)子鐵芯表面，相鄰兩個(gè)環(huán)的充磁方向相反，使磁場(chǎng)沿軸向按正弦分布。當(dāng)波浪推動(dòng)浮筒以速度V1上下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于鐵磁材料的調(diào)磁環(huán)的存在，固定 在浮筒內(nèi)的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)將通過軸向方向的調(diào)磁環(huán)到達(dá)初級(jí)繞組。在初級(jí)氣隙中調(diào)制
3出的磁場(chǎng)速度為-v2，該磁場(chǎng)與電機(jī)初級(jí)繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)出電能。有益效果(1)省去了機(jī)械增速齒輪箱，用磁齒輪替代，不存在齒輪箱的機(jī)械磨損、維護(hù)和噪 音問題，提高了裝置可靠性。特別適用于波浪低速時(shí)情形，可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于電機(jī)增速的效 果，減小了電機(jī)的體積、重量和制造成本。(2)省去了磁齒輪高速側(cè)，將電機(jī)與磁齒輪整合在一起，磁齒輪低速側(cè)即為電機(jī)動(dòng) 子永磁體，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，使制造工藝大大簡(jiǎn)化。(3)動(dòng)子永磁體采用高磁能積釹鐵硼勵(lì)磁，沒有滑環(huán)和電刷，無需外加電源勵(lì)磁， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小重量輕、功率密度高、效率高以及可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。(4)調(diào)磁環(huán)中導(dǎo)磁 塊采用沿圓筒軸向分布在永磁體和初級(jí)繞組間的結(jié)構(gòu)，并固定在初級(jí)鐵芯上，安裝方便，結(jié) 構(gòu)緊湊，提高了機(jī)械可靠性。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。其中有初級(jí)鐵芯1、初級(jí)繞組2、調(diào)磁環(huán)3、永磁體4、 動(dòng)子鐵芯5、浮筒6、水面7。
具體實(shí)施例方式下面是本發(fā)明的具體實(shí)施，用來進(jìn)一步描述本發(fā)明是一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，它包括電機(jī)初級(jí)、電機(jī)次級(jí)，電機(jī)初 級(jí)包括初級(jí)鐵芯1、初級(jí)繞組2、調(diào)磁環(huán)3 ；調(diào)磁環(huán)3沿圓筒軸向分布在初級(jí)繞組2和永磁體 4之間，并固定在初級(jí)鐵芯1上，初級(jí)繞組2嵌入初級(jí)鐵芯1的線槽內(nèi)，初級(jí)鐵芯1固定于水 底；電機(jī)次級(jí)包括永磁體4、動(dòng)子鐵芯5 ；磁齒輪低速側(cè)即為永磁體4，它沿圓筒軸向均勻貼 在動(dòng)子鐵芯5表面，動(dòng)子鐵芯5固定在浮筒6內(nèi)，它們作為一個(gè)整體漂浮在水面7上。所述的初級(jí)繞組2采用分布式繞組，以減少感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)諧波分量。所述的調(diào)磁環(huán)3是由導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導(dǎo)磁塊 材料為鐵磁材料。所述的永磁體4是由多個(gè)徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構(gòu)成圓筒形， 并均勻貼在動(dòng)子鐵芯表面，相鄰兩個(gè)環(huán)的充磁方向相反，使磁場(chǎng)沿軸向按正弦分布。永磁體 4與調(diào)磁環(huán)3之間有氣隙、調(diào)磁環(huán)3與初級(jí)繞組2之間有氣隙。永磁體4是由多個(gè)徑向充磁 的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構(gòu)成圓筒形，相鄰兩個(gè)環(huán)的充磁方向相反，使磁場(chǎng)沿軸向按 正弦分布。本發(fā)明的基本原理為調(diào)磁環(huán)的空間磁場(chǎng)調(diào)制原理，利用空間諧波傳遞磁場(chǎng)和能 量，電機(jī)的磁路形式為圓筒環(huán)向磁路。磁通由初級(jí)永磁體4產(chǎn)生，穿過永磁體4與調(diào)磁環(huán)3 之間的徑向氣隙到達(dá)調(diào)磁環(huán)3，經(jīng)調(diào)磁環(huán)3和初級(jí)繞組之間的徑向氣隙到達(dá)初級(jí)繞組的齒 部，再經(jīng)調(diào)磁環(huán)3沿徑向回到動(dòng)子永磁體4構(gòu)成回路。當(dāng)波浪推動(dòng)浮筒以速度V1上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定在浮筒內(nèi)的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)經(jīng)過調(diào) 磁環(huán)調(diào)制作用，在靠近初級(jí)繞組的氣隙中產(chǎn)生一個(gè)沿圓筒軸向平移的調(diào)制波磁場(chǎng)，其速度 為-v2，該磁場(chǎng)與電機(jī)初級(jí)繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)出電能。
權(quán)利要求
一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，其特征在于該電機(jī)將直線電機(jī)與磁齒輪整合在一起，它包括電機(jī)初級(jí)、電機(jī)次級(jí)；電機(jī)初級(jí)包括圓柱狀的初級(jí)鐵芯(1)、初級(jí)繞組(2)、調(diào)磁環(huán)(3)；調(diào)磁環(huán)(3)沿圓柱狀的初級(jí)鐵芯(1)軸向分布在初級(jí)繞組(2)和永磁體(4)之間，并固定在初級(jí)鐵芯(1)上，初級(jí)繞組(2)嵌入初級(jí)鐵芯(1)的線槽內(nèi)，初級(jí)鐵芯(1)固定于水底；電機(jī)次級(jí)包括永磁體(4)、圓筒狀的動(dòng)子鐵芯(5)，磁齒輪低速側(cè)即為永磁體(4)，它沿圓筒狀的動(dòng)子鐵芯(5)表面軸向均勻分布，動(dòng)子鐵芯(5)固定在浮筒(6)內(nèi)，它們作為一個(gè)整體漂浮在水面(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，其特征在于永磁體(4)與調(diào) 磁環(huán)(3)之間有氣隙、調(diào)磁環(huán)(3)與初級(jí)繞組(2)之間有氣隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，其特征在于調(diào)磁環(huán)(3)是由 導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導(dǎo)磁塊材料為鐵磁材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，其特征在于永磁體(4)是由 多個(gè)徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構(gòu)成圓筒形，相鄰兩個(gè)環(huán)的充磁方向相反，使 磁場(chǎng)沿軸向按正弦分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機(jī)，它通過將直線電機(jī)與磁齒輪復(fù)合的方法，解決了波浪發(fā)電中所用電機(jī)裝置體積大、系統(tǒng)復(fù)雜、效率低的缺點(diǎn)。它將傳統(tǒng)磁齒輪的高速側(cè)省去，實(shí)現(xiàn)了磁齒輪與直線電機(jī)的整合。該電機(jī)包括電機(jī)初級(jí)、電機(jī)次級(jí)，電機(jī)初級(jí)包括初級(jí)鐵芯(1)、初級(jí)繞組(2)、調(diào)磁環(huán)(3)；調(diào)磁環(huán)(3)沿圓筒軸向分布在初級(jí)繞組(2)和永磁體(4)之間，并固定在初級(jí)鐵芯(1)上，初級(jí)繞組(2)嵌入初級(jí)鐵芯(1)的線槽內(nèi)，初級(jí)鐵芯(1)固定于水底；電機(jī)次級(jí)包括永磁體(4)、動(dòng)子鐵芯(5)；磁齒輪低速側(cè)即為永磁體(4)，它沿圓筒軸向均勻貼在動(dòng)子鐵芯(5)表面，動(dòng)子鐵芯(5)固定在浮筒(6)內(nèi)，它們作為一個(gè)整體漂浮在水面(7)上。
文檔編號(hào)F03B13/14GK101968025SQ201010271119
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者樊英, 薛鐘兵, 鄒國(guó)棠, 韓學(xué)棟 申請(qǐng)人:東南大學(xué)