本發(fā)明涉及一種海洋能發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能，是由風(fēng)推動(dòng)波浪產(chǎn)生并以海水的動(dòng)能和勢(shì)能形式存儲(chǔ)的機(jī)械能。波浪能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換一般可以分為兩次轉(zhuǎn)換階段：一次轉(zhuǎn)換階段是指通過(guò)波浪能采集系統(tǒng)將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；二次轉(zhuǎn)換階段是指將收集到的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

2、現(xiàn)有波浪能發(fā)電方案依原理可分為基于旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電方案和基于直線發(fā)電機(jī)的直驅(qū)式波浪能發(fā)電方案。相關(guān)技術(shù)中的基于旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的波浪能發(fā)電方案(cn201710101954.5、cn202011361247.8、cn202211210789.4、cn202220681409.4、cn202410515464.x)是基于空氣透平或液壓馬達(dá)等中間環(huán)節(jié)，將捕獲到的波浪能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，這種方案不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，且機(jī)械能量的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)也加劇了能量損耗，從而降低了波浪能利用率。相關(guān)技術(shù)中的基于直線發(fā)電機(jī)的直驅(qū)式波浪能發(fā)電方案(cn201310504361.5、cn201410053259.2、cn201810562401.4、cn201910833359.x、cn202111349351.x)雖然將波浪的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接加載到發(fā)電機(jī)動(dòng)子上，實(shí)現(xiàn)了波浪能的充分利用，但所采用的常規(guī)直線發(fā)電機(jī)功率密度較低，且不可避免存在邊端效應(yīng)問(wèn)題，導(dǎo)致輸出的電能質(zhì)量較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)和工藝簡(jiǎn)單，還能實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，并且，電機(jī)各相邊端效應(yīng)相互平衡，保證了輸出電能質(zhì)量，同時(shí)，各相之間完全解耦，使該電機(jī)具有較高的可靠性、較強(qiáng)的容錯(cuò)性。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，包括多個(gè)直線發(fā)電模塊、直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架；直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架為棱柱結(jié)構(gòu)，其側(cè)面的面數(shù)等于電機(jī)相數(shù)m；多個(gè)相直線發(fā)電模塊分別通過(guò)直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心固定安裝在直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架的側(cè)面上，且動(dòng)子行進(jìn)方向與直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架軸線方向一致。

3、進(jìn)一步，多個(gè)直線發(fā)電模塊均為單相電機(jī)。

4、進(jìn)一步，每個(gè)直線發(fā)電模塊由直線發(fā)電模塊定子和直線發(fā)電模塊動(dòng)子組成。

5、進(jìn)一步，直線發(fā)電模塊定子由直線發(fā)電模塊定子軛、直線發(fā)電模塊定子齒和直線發(fā)電模塊定子繞組組成。

6、進(jìn)一步，直線發(fā)電模塊定子齒設(shè)置在直線發(fā)電模塊定子軛上，且直線發(fā)電模塊定子繞組為集中式繞組，纏繞在直線發(fā)電模塊定子齒上。

7、進(jìn)一步，直線發(fā)電模塊定子繞組采用單層繞組形式。

8、進(jìn)一步，直線發(fā)電模塊動(dòng)子由直線發(fā)電模塊動(dòng)子n極永磁體、直線發(fā)電模塊動(dòng)子s極永磁體和直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心組成。

9、進(jìn)一步，直線發(fā)電模塊動(dòng)子n極永磁體和直線發(fā)電模塊動(dòng)子s極永磁體呈交替分布設(shè)置在直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心上。

10、進(jìn)一步，多個(gè)直線發(fā)電模塊定子在軸向呈對(duì)齊布置，且多個(gè)直線發(fā)電模塊動(dòng)子在軸向相互偏移2τ/m，τ為電機(jī)極距，m為電機(jī)相數(shù)。

11、進(jìn)一步，多個(gè)直線發(fā)電模塊動(dòng)子在軸向呈對(duì)齊布置，且多個(gè)直線發(fā)電模塊定子在軸向相互偏移2τ/m，τ為電機(jī)極距，m為電機(jī)相數(shù)。

12、本發(fā)明的有益效果為：

13、1、本發(fā)明提出的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)是由多個(gè)單相直線發(fā)電模塊集成而得，各相模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)和工藝簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)靈活方便，可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)布置實(shí)現(xiàn)任意相設(shè)計(jì)。

14、2、采用的單相直線發(fā)電模塊具有較高的繞組系數(shù)，且繞組端部短，繞組利用率高，并且，單相直線發(fā)電模塊的永磁體利用率高，因此，基于多個(gè)單相直線發(fā)電模塊模塊化集成的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)具有更高的功率密度。

15、3、基于多個(gè)單相直線發(fā)電模塊模塊化集成的各相邊端效應(yīng)相互平衡，因此，本發(fā)明提出的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)不存在常規(guī)直線電機(jī)中的邊端效應(yīng)問(wèn)題，保證了輸出電能質(zhì)量。

16、4、本發(fā)明提出的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)各相之間完全解耦，具有較高的可靠性、較強(qiáng)的容錯(cuò)性。

技術(shù)特征：

1.一種用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，包括多個(gè)直線發(fā)電模塊、直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架；直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架為棱柱結(jié)構(gòu)，其側(cè)面的面數(shù)等于電機(jī)相數(shù)m；多個(gè)相直線發(fā)電模塊分別通過(guò)直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心固定安裝在直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架的側(cè)面上，且動(dòng)子行進(jìn)方向與直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架軸線方向一致。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：多個(gè)直線發(fā)電模塊均為單相電機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：每個(gè)直線發(fā)電模塊由直線發(fā)電模塊定子和直線發(fā)電模塊動(dòng)子組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：直線發(fā)電模塊定子由直線發(fā)電模塊定子軛、直線發(fā)電模塊定子齒和直線發(fā)電模塊定子繞組組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：直線發(fā)電模塊定子齒設(shè)置在直線發(fā)電模塊定子軛上，且直線發(fā)電模塊定子繞組為集中式繞組，纏繞在直線發(fā)電模塊定子齒上。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：直線發(fā)電模塊定子繞組采用單層繞組形式。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：直線發(fā)電模塊動(dòng)子由直線發(fā)電模塊動(dòng)子n極永磁體、直線發(fā)電模塊動(dòng)子s極永磁體和直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心組成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：直線發(fā)電模塊動(dòng)子n極永磁體和直線發(fā)電模塊動(dòng)子s極永磁體呈交替分布設(shè)置在直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心上。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：多個(gè)直線發(fā)電模塊定子在軸向呈對(duì)齊布置，且多個(gè)直線發(fā)電模塊動(dòng)子在軸向相互偏移2τ/m，τ為電機(jī)極距，m為電機(jī)相數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，其特征在于：多個(gè)直線發(fā)電模塊動(dòng)子在軸向呈對(duì)齊布置，且多個(gè)直線發(fā)電模塊定子在軸向相互偏移2τ/m，τ為電機(jī)極距，m為電機(jī)相數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)，包括多個(gè)直線發(fā)電模塊、直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架；直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架為棱柱結(jié)構(gòu)，其側(cè)面的面數(shù)等于電機(jī)相數(shù)m；多個(gè)相直線發(fā)電模塊分別通過(guò)直線發(fā)電模塊動(dòng)子鐵心固定安裝在直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架的側(cè)面上，且動(dòng)子行進(jìn)方向與直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子支撐架軸線方向一致。本發(fā)明提出的用于波浪能發(fā)電的直線發(fā)電機(jī)不僅結(jié)構(gòu)和工藝簡(jiǎn)單，還能實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，并且，電機(jī)各相邊端效應(yīng)相互平衡，保證了輸出電能質(zhì)量，同時(shí)，各相之間完全解耦，使該電機(jī)具有較高的可靠性、較強(qiáng)的容錯(cuò)性。

技術(shù)研發(fā)人員：孫煒,張洋,李?yuàn)?趙永杰,姚嘉益
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇四研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19