專利名稱：基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于磁齒輪的新型直線波浪發(fā)電機，采用磁齒輪調節(jié)速度，屬于 波浪發(fā)電技術領域。
背景技術：
水體蘊藏著巨大的能量，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)電所采用的是旋轉電機，在低速時效率低、耐久性差，成為制約 波浪發(fā)電發(fā)展的重要因素。近年來，我國學者提出采用直線電機直接利用波浪的上下垂直 位移作為動力，驅動電機次級直線運動產生電能，可使整個系統(tǒng)效率提高、壽命增長等。但 是由于波浪運動速度較低，傳統(tǒng)采用齒輪箱作為中間環(huán)節(jié)進行調速，以增加電機次級速度， 而齒輪箱使整個傳動系統(tǒng)體積和重量增加，同時還有噪聲、磨損、響應時間長等問題。若采 用磁齒輪傳動則既可以調節(jié)速度，又可以避免噪聲、磨損，減少響應時間。因此，有必要提出 一種新型的直線電機裝置以推動波浪發(fā)電的發(fā)展。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明針對波浪發(fā)電現(xiàn)有技術的不足與缺陷，提出一種基于磁齒輪的 直線波浪發(fā)電機，采用磁齒輪取代傳統(tǒng)的機械增速齒輪箱，并將磁齒輪與直線電機進行整 合，省去了磁齒輪高速側，將磁齒輪低速側作為電機動子永磁體，使結構更加簡單，并減小 了電機損耗、體積和重量，提高了效率和耐久性。技術方案本發(fā)明的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機用于離岸波浪發(fā)電，利用波浪 起伏運動直接推動浮筒上下運動，使固定在浮筒內的次級永磁體產生的磁場透過調磁環(huán)切 割處于靜止狀態(tài)的初級繞組，產生感應電動勢。由于調磁環(huán)的存在可以調節(jié)磁場的大小，因 此可以實現(xiàn)相當于使動子增速的作用，達到動子低速時初級繞組內感應高電動勢的效果， 再用變頻裝置將產生的電動勢轉化為工頻，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，該電機將直線電機與磁齒輪整合在 一起，它包括電機初級、電機次級；電機初級包括圓柱狀的初級鐵芯、初級繞組、調磁環(huán)；調 磁環(huán)沿圓柱狀的初級鐵芯軸向分布在初級繞組和永磁體之間，并固定在初級鐵芯上，初級 繞組嵌入初級鐵芯的線槽內，初級鐵芯固定于水底；電機次級包括永磁體、圓筒狀的動子鐵 芯，磁齒輪低速側即為永磁體，它沿圓筒狀的動子鐵芯表面軸向均勻分布，動子鐵芯固定在 浮筒內，它們作為一個整體漂浮在水面上。所述的調磁環(huán)是由導磁材料與非導磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導磁塊材 料為鐵磁材料。所述的永磁體是由多個徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構成圓筒形，并 均勻貼在動子鐵芯表面，相鄰兩個環(huán)的充磁方向相反，使磁場沿軸向按正弦分布。當波浪推動浮筒以速度V1上下直線運動時，由于鐵磁材料的調磁環(huán)的存在，固定 在浮筒內的永磁體產生的磁場將通過軸向方向的調磁環(huán)到達初級繞組。在初級氣隙中調制
3出的磁場速度為-v2，該磁場與電機初級繞組產生相對運動發(fā)出電能。有益效果(1)省去了機械增速齒輪箱，用磁齒輪替代，不存在齒輪箱的機械磨損、維護和噪 音問題，提高了裝置可靠性。特別適用于波浪低速時情形，可以實現(xiàn)相當于電機增速的效 果，減小了電機的體積、重量和制造成本。(2)省去了磁齒輪高速側，將電機與磁齒輪整合在一起，磁齒輪低速側即為電機動 子永磁體，簡化了結構，使制造工藝大大簡化。(3)動子永磁體采用高磁能積釹鐵硼勵磁，沒有滑環(huán)和電刷，無需外加電源勵磁， 具有結構簡單、體積小重量輕、功率密度高、效率高以及可靠性好等優(yōu)點。(4)調磁環(huán)中導磁 塊采用沿圓筒軸向分布在永磁體和初級繞組間的結構，并固定在初級鐵芯上，安裝方便，結 構緊湊，提高了機械可靠性。


圖1為本發(fā)明結構示意圖。其中有初級鐵芯1、初級繞組2、調磁環(huán)3、永磁體4、 動子鐵芯5、浮筒6、水面7。
具體實施例方式下面是本發(fā)明的具體實施，用來進一步描述本發(fā)明是一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機，它包括電機初級、電機次級，電機初 級包括初級鐵芯1、初級繞組2、調磁環(huán)3 ；調磁環(huán)3沿圓筒軸向分布在初級繞組2和永磁體 4之間，并固定在初級鐵芯1上，初級繞組2嵌入初級鐵芯1的線槽內，初級鐵芯1固定于水 底；電機次級包括永磁體4、動子鐵芯5 ；磁齒輪低速側即為永磁體4，它沿圓筒軸向均勻貼 在動子鐵芯5表面，動子鐵芯5固定在浮筒6內，它們作為一個整體漂浮在水面7上。所述的初級繞組2采用分布式繞組，以減少感應電動勢諧波分量。所述的調磁環(huán)3是由導磁材料與非導磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導磁塊 材料為鐵磁材料。所述的永磁體4是由多個徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構成圓筒形， 并均勻貼在動子鐵芯表面，相鄰兩個環(huán)的充磁方向相反，使磁場沿軸向按正弦分布。永磁體 4與調磁環(huán)3之間有氣隙、調磁環(huán)3與初級繞組2之間有氣隙。永磁體4是由多個徑向充磁 的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構成圓筒形，相鄰兩個環(huán)的充磁方向相反，使磁場沿軸向按 正弦分布。本發(fā)明的基本原理為調磁環(huán)的空間磁場調制原理，利用空間諧波傳遞磁場和能 量，電機的磁路形式為圓筒環(huán)向磁路。磁通由初級永磁體4產生，穿過永磁體4與調磁環(huán)3 之間的徑向氣隙到達調磁環(huán)3，經(jīng)調磁環(huán)3和初級繞組之間的徑向氣隙到達初級繞組的齒 部，再經(jīng)調磁環(huán)3沿徑向回到動子永磁體4構成回路。當波浪推動浮筒以速度V1上下運動時，固定在浮筒內的永磁體產生的磁場經(jīng)過調 磁環(huán)調制作用，在靠近初級繞組的氣隙中產生一個沿圓筒軸向平移的調制波磁場，其速度 為-v2，該磁場與電機初級繞組產生相對運動，切割產生感應電動勢發(fā)出電能。
權利要求
一種基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機，其特征在于該電機將直線電機與磁齒輪整合在一起，它包括電機初級、電機次級；電機初級包括圓柱狀的初級鐵芯(1)、初級繞組(2)、調磁環(huán)(3)；調磁環(huán)(3)沿圓柱狀的初級鐵芯(1)軸向分布在初級繞組(2)和永磁體(4)之間，并固定在初級鐵芯(1)上，初級繞組(2)嵌入初級鐵芯(1)的線槽內，初級鐵芯(1)固定于水底；電機次級包括永磁體(4)、圓筒狀的動子鐵芯(5)，磁齒輪低速側即為永磁體(4)，它沿圓筒狀的動子鐵芯(5)表面軸向均勻分布，動子鐵芯(5)固定在浮筒(6)內，它們作為一個整體漂浮在水面(7)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機，其特征在于永磁體(4)與調 磁環(huán)(3)之間有氣隙、調磁環(huán)(3)與初級繞組(2)之間有氣隙。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機，其特征在于調磁環(huán)(3)是由 導磁材料與非導磁材料制成的環(huán)間隔排列組成，其中導磁塊材料為鐵磁材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于磁齒輪的直線波浪發(fā)電機，其特征在于永磁體(4)是由 多個徑向充磁的釹鐵硼制成的環(huán)，沿軸向分布構成圓筒形，相鄰兩個環(huán)的充磁方向相反，使 磁場沿軸向按正弦分布。
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，它通過將直線電機與磁齒輪復合的方法，解決了波浪發(fā)電中所用電機裝置體積大、系統(tǒng)復雜、效率低的缺點。它將傳統(tǒng)磁齒輪的高速側省去，實現(xiàn)了磁齒輪與直線電機的整合。該電機包括電機初級、電機次級，電機初級包括初級鐵芯(1)、初級繞組(2)、調磁環(huán)(3)；調磁環(huán)(3)沿圓筒軸向分布在初級繞組(2)和永磁體(4)之間，并固定在初級鐵芯(1)上，初級繞組(2)嵌入初級鐵芯(1)的線槽內，初級鐵芯(1)固定于水底；電機次級包括永磁體(4)、動子鐵芯(5)；磁齒輪低速側即為永磁體(4)，它沿圓筒軸向均勻貼在動子鐵芯(5)表面，動子鐵芯(5)固定在浮筒(6)內，它們作為一個整體漂浮在水面(7)上。
文檔編號F03B13/14GK101968025SQ201010271119
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權日2010年8月31日
發(fā)明者樊英, 薛鐘兵, 鄒國棠, 韓學棟 申請人:東南大學