CN101771324B - 直线发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线发电机，包括固定设置的具有导套的初极和导向于所述导套的次极，其中所述导套外面由沿轴向均匀设置的多组线圈形成的初极绕组，所述导套周边在每组线圈处至少对称的设有一对磁极；所述次极包括与所述导套同轴的用于引入动力的推杆和沿该推杆轴向均匀设置的扰磁块，以及对所述推杆沿所述导套轴向运动的进行导向的导向装置。该直线发电机结构紧凑，制造成本低。

Description

直线发电机

技术领域

本发明涉及一种直线发电机，其原理是利用直线运动的构件进行发电，与利用旋转运动发电的发电机属于相近技术领域。

背景技术

目前投入使用的发电机通常由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成，其中定子由机座、定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成；转子由转子铁芯(有磁扼、磁极绕组)滑环、(又称铜环、集电环)、风扇及转轴等部件组成；由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。这是目前广泛应用发电机的结构，但随着取能形式的多样化，对发电机的要求也越来越高。就目前来看，也主要是把其他的能量形式转换成上述动子转动的机械能，但有些能量形式要想转换成转子转动所依赖的机械结构会非常复杂，而转换成其他的运动形式则相对会比较简单，其中，直线运动目前可行的运动形式之一。

中国第200710021763.4号发明专利申请公开了一种用于海浪发电的直线发电机，其包括电机初极、电机次极，其中初极包括初极铁心、初极三相绕组；电机次极包括次极永磁体，次极永磁体位于两个初极铁心之间，在次极永磁体与两个初极铁心之间设有气隙，随着次极的直线运动产生一个运动的磁场，那么所述线圈就会切割磁力线。该直线发电机的基本原理与常规的发电机是一样的，都是通过切割磁力线进行发电，由于所说的次极要长距离的运动，尤其是在海浪发电中，那么对于该直线发电机来说所需配置的磁体数量会很多，制造成本非常高；且由永磁体构成的电机次极的制造和其运动的导向都很困难。

发明内容

因此，本发明为了克服现有技术的上述缺陷，提出了一种制造成本低，结构紧凑的直线发电机。

本发明采用以下技术方案：

该发明直线发电机，包括固定设置的具有导套的初极和导向于所述导套的次极，其中所述导套外面由沿轴向均匀设置的多组线圈形成的初极绕组，所述导套周边在每组线圈处至少对称的设有一对磁极；所述次极包括与所述导套同轴的用于引入动力的推杆和沿该推杆轴向均匀设置的扰磁块，以及对所述推杆沿所述导套轴向运动的进行导向的导向装置。

基于本发明技术方案的直线发电机采用了与现有发电机完全不同的发电原理，而是采用了扰动磁场的方式，通过扰磁块改变线圈周围的磁通密度，那么经过线圈的磁通量发生变化就会在线圈上产生感应电动势。

这种发电原理的改变，成就了所述磁极和线圈同在导套上，即便是磁极移动距离比较长，所需要的初极长度也不需要太长，那么对应的所需要的磁极对数也会比较少，可以大大减少磁铁等磁性材的使用，进而可以大大节约成本。

在使用中，每个扰磁块依次经过多组线圈，产生一次的扰动，对应的两个扰磁块中间是磁极间形成的磁场，这样推杆的每个行程都会产生电力。

对于所说的扰磁块，本领域的技术人员都很清楚磁性材料都可以对周围的磁场产生影响，包括过渡金属铁、钴、镍及其合金，本领域的技术人员可以从中选择，其成本远低于常用的永磁材料。

上述直线发电机，所述扰磁块与所述导套间留有间隙。

上述直线发电机，所述扰磁块为软磁性材料制成的横断面相似于所述导套内部横断面的块体。

上述直线发电机，所述导套的一种结构是其具有柱面内腔。

上述直线发电机，其特征在于：所述导向装置为均匀设置的多个非磁性材料直线轴承，且至少保证在所述推杆运行过程中有两个直线轴承处于工作状态。

上述直线发电机，每组线圈为偶数个，且线圈中心位于横断面的径向线上。

上述直线发电机，每个所述的线圈对应一个磁极。

所述导套的另一种结构是其具有正多棱体内腔。

对于具有正多棱体内腔的导套，每组线圈在所述导套的侧面各有一个线圈，且每个线圈对应一个磁极。

对于具有正多棱体内腔的导套，所述导向装置为设置于所述推杆上的导向轮或者导向滑块。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步的说明，使本领域的技术人员更好的理解本发明，其中：

图1为本发明直线发电机的实施例的结构原理图。

图2为一种初极和次极的结构关系图(四棱体形态)。

图3为一种初极和次极的结构关系图(圆形)。

图4为一种初极和次极的结构关系图(正六棱体形)。

图5为一种初极和次极的结构关系图(每组线圈一对磁极)。

图中：1、推杆，2、扰磁块，3、导套，4、凸环，5、磁极，6、线圈，7、间隙，8、导向轮。

具体实施方式

参照说明书附图1，其示出了一种直线发电机，包括固定设置的具有导套3的初极和导向于所述导套的次极，其中所述导套外面由沿轴向均匀设置的多组线圈6形成的初级绕组，所述导套周边在每组线圈处至少对称的设有一对磁极5；所述次级包括与所述导套同轴的用于引入动力的推杆1和沿该推杆轴向均匀设置的扰磁块2，以及对所述推杆沿所述导套轴向运动的进行导向的导向装置。

关于该直线发电机的输出特性，可以通过示波器进行检测，并有针对性地对所述扰磁块的间距进行调整，获得合理的间距。

因为在所说的扰磁块运行过程中会受到既有磁场的影响，阻力会比较大，因此，通过具体应用设置所需要的线圈组数，主要是依据所述推杆输入的动力大小和速度进行计算。显然，更多的情况下，所需要的线圈组数并不需要太多，比如背景技术中所提到的海洋取能，就取决于浮子或者其他的浮动装置的浮力大小，基于本方案可以大大的节省永磁材料的用量，节约制造成本。

为了减小阻力，所述扰磁块与所述导套间留有间隙7。

所述扰磁块为软磁性材料制成的横断面相似于所述导套内部横断面的块体，使所说的间隙均匀。同时所说的软磁性材料的磁化曲线更适合于本方案所述技术方案的应用，依据其充磁和退磁的频繁变化，而改变周围的磁场环境，达到发电的效果。当然，磁场环境变化的过程，周围的磁力线的方向也会发生变化，所述线圈也会产生一定被动的切割磁力线的行为，也会产生一附加的感生电压。

一个实施例，参考说明书附图3，所述导套具有柱面内腔，便于制造，成本低，容易对次极进行导向。

优选地，所述导向装置为均匀设置的多个非磁性材料直线轴承，且至少保证在所述推杆运行过程中有两个直线轴承处于工作状态，可以保证次极运行的平稳性。

此外，关于导套，最好采用非磁性材料，比如一些陶瓷材料或者塑料材料。

为了便于设置磁极，每组线圈为偶数个，且线圈中心位于横断面的径向线上。当然，对于基于本方案的直线发电机，最好采用这种线圈布置方式，而不是盘绕在导套上的方式。在所述导套外侧可以预留线槽，便于线圈的安装。所述的线槽可以通过设置于导套外侧的凸环4构建。

为了简化结构，每个所述的线圈对应一个磁极。

另一个实施例，参考说明书附图2、4，所述导套具有正多棱体内腔，便于线圈和磁极的安装，而圆柱形结构则需要相应的磁极，成本会比较高。对于多棱体形优选正六棱体。

优选地，为了简化结构，每组线圈在所述导套的侧面各有一个线圈，且每个线圈对应一个磁极。

对于正多棱体结构，所述导向装置为设置于所述推杆上的导向轮8或者导向滑块。

自然，本领域的技术人员还可以采用其他形状的导套结构，比如如说明书附图5所示的每组线圈只有一对磁极的情形，可以认为是一种四棱体结构的直线电机的变形，仍然可以起到很好的发电效果。

关于所述线圈，可以带有硅钢片铁心。

Claims (10)

1.一种直线发电机，包括固定设置的具有导套(3)的初极和导向于所述导套的次极，其中所述导套外面由沿轴向均匀设置的多组线圈(6)形成的初级绕组，其特征在于：所述导套周边在每组线圈处至少对称的设有一对磁极(5)；所述次级包括与所述导套同轴的用于引入动力的推杆(1)和沿该推杆轴向均匀设置的扰磁块(2)，以及对所述推杆沿所述导套轴向运动的进行导向的导向装置；其中，所述扰磁块的材质为铁、钴或镍。

2.根据权利要求1所述的直线发电机，其特征在于：所述扰磁块与所述导套间留有间隙(7)。

3.根据权利要求1或2所述的直线发电机，其特征在于：所述扰磁块为软磁性材料制成的横断面相似于所述导套内部横断面的块体。

4.根据权利要求3所述的直线发电机，其特征在于：所述导套具有柱面内腔。

5.根据权利要求4所述的直线发电机，其特征在于：所述导向装置为均匀设置的多个非磁性材料直线轴承，且至少保证在所述推杆运行过程中有两个直线轴承处于工作状态。

6.根据权利要求5所述的直线发电机，其特征在于：每组线圈为偶数个，且线圈中心位于横断面的径向线上。

7.根据权利要求6所述的直线发电机，其特征在于：每个所述的线圈对应一个磁极。

8.根据权利要求3所述的直线发电机，其特征在于：所述导套具有正多棱体内腔。

9.根据权利要求8所述的直线发电机，其特征在于：每组线圈在所述导套的侧面各有一个线圈，且每个线圈对应一个磁极。

10.根据权利要求9所述的直线发电机，其特征在于：所述导向装置为设置于所述推杆上的导向轮(8)或者导向滑块。

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