CN104901512A - 海浪直驱式双边超导直线发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，装置中轴或者浮漂支撑上固定有超导磁体部分和制冷系统，超导磁体部分包括与装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列；每个导冷板连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；海浪浮漂上相对的侧面上分别设有一组次级感应线圈阵列；浮漂支撑和装置中轴之间连接有回复弹簧；海浪浮漂上下移动式，超导磁体部件之间相对运动产生电能，不存在液压或者齿轮等能量转换部分,整个系统呈双边直线发电模式。解决了超导材料在海浪发电系统中的应用难题，实现超导直线发电机在直驱式海浪发电系统中的应用。
Description
技术领域
本发明属于电机领域，特别涉及一种应用超导体励磁的直驱式海浪发电系统。
背景技术
在海洋能源中，海浪波动的巨大能源是其中重要的一部分。据估算，全世界沿海岸线连续耗散的波浪能功率达106MW级别，但这些能量的应用比例却非常小。波浪能是最清洁的可再生资源，它的开发利用，将大大缓解由于矿物能源逐渐枯竭的危机，改善由于燃烧矿物能源对环境造成的破坏。海浪发电作为国内新能源发电中比较年轻的成员，越来被人们重视。
目前比较常用的空气海浪能转换装置一般包括空气型、液压型、齿轮增速型等，其原理都是利用旋转发电机将机械能转换成电能，但是新近发展新型的采用直线发电机的直驱型海浪发电装置不需要二级能量转换环节，也就减少了能量损耗，同时降低了系统整体的成本和复杂性，可有效提高系统的可靠性。
超导材料有更强的载流能力，可以产生较强的励磁磁场，所以大部分超导发电机都可以省去了定动子铁心，使得超导发电机大大降低了自身的体积和重量。这样既节省了电机的占地面积和材料的用量，又便于安装和固定。
超导发电机的电抗更小，仅为传统发电机的1/5-1/2，因此超导发电机有更高的送电能力，输出的电压更稳定，控制要求相对简单。由于大部分超导发电机无定动子铁心，因此降低了电机的铁心损耗；超导发电机体积小，重量轻，因此大量降低了电机的机械损耗。超导发电机的无功功率输出能力也远大于常规发电机。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，解决了超导材料在海浪发电系统中的应用难题，实现超导直线发电机在直驱式海浪发电系统中的应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提出的一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列，每组超导块材磁体阵列包括有多块采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；每个导冷板连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；所述两台GM制冷机布置在超导磁体部分的上方，每台GM制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述导冷板上方设有冷却孔，所述二级冷头伸于所述冷却孔中；每个低温冷屏均分别由一台GM制冷机的一级冷头冷却，每组超导块材磁体阵列和导冷板均分别由GM制冷机的二级冷头冷却；所述浮漂支撑上固定有一个双臂的次级支撑，所述次级支撑外侧为海浪浮漂，所述次级支撑内侧设有次级感应线圈阵列；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；两组超导块材磁体阵列分别与两组次级感应线圈阵列相对，两组超导块材磁体阵列的中间设有一组脉冲充磁线圈；两组次级感应线圈阵列跟随海浪浮漂上下移动时，两组超导块材磁体阵列和一组脉冲充磁线圈均与两组次级感应线圈阵列作相对运动。
可以将上述海浪直驱式双边超导直线发电系统作为一发电单元，包括固定在一连接板上的N个发电单元和N-1个联动装置，所述联动装置包括一段绳索和一个定滑轮，两个发电单元之间设有一个联动装置，所有发电单元的装置中轴与所述连接板固定；在两个发电单元之间：用一个联动装置连接，联动装置的定滑轮固定在连接板上，联动装置的一段绳索绕过一个定滑轮后连接在两个发电单元中的海浪浮漂上；当其中一个海浪浮漂上升时，带动与其连接的海浪浮漂下降。
还可以将上述海浪直驱式双边超导直线发电系中的固定在所述装置中轴的内部的两台GM制冷机改为液氮罐，并由液氮罐提供的液氮对每组超导块材磁体阵列和导冷板进行浸泡式冷却。
本发明提出的一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体永磁体阵列，每组超导块材磁体阵列采用Halbach式排列，即每两块纵向相邻N/S交替的超导块材磁体之间放置一块纵向充磁的永磁体；每个导冷板连同其上的超导块材磁体和永磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；所述两台GM制冷机布置在超导磁体部分的上方或下方，所述浮漂支撑上固定有一个双臂的次级支撑，次级支撑外侧为海浪浮漂，次级支撑内侧设有次级感应线圈阵列，所述浮漂支撑上还固定有位于双臂的次级支撑中间的一根滑杆，双臂的次级支撑的内侧和所述滑杆上均分别设有一组充磁感应线圈阵列；三组充磁感应线圈阵列分别位于两组超导块材磁体阵列的两侧和中间；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；三组充磁感应线圈阵列跟随海浪浮漂上下移动时，超导块材磁体阵列与三组充磁感应线圈阵列作相对运动。
本发明一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列，每组超导块材磁体阵列包括有一组采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；每个导冷板连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；所述真空杜瓦的外壁上设有一组永磁体阵列，真空杜瓦外侧的一组永磁体阵列和该真空杜瓦内侧的一组超导块材磁体阵列的布局是：纵向的两块超导块材磁体之间有一块轴向充磁的永磁体；所述浮漂支撑上固定有一个双臂的次级支撑，次级支撑外侧为海浪浮漂，次级支撑内侧设有次级感应线圈阵列，所述浮漂支撑上还固定有位于双臂次级支撑中间的一根滑杆，双臂的次级支撑内侧和所述滑杆上均分别设有一组充磁感应线圈阵列；三组充磁感应线圈阵列分别位于两组超导块材磁体阵列和两组永磁体阵列的两侧和中间；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；三组充磁感应线圈阵列跟随海浪浮漂上下移动时，超导块材磁体阵列与三组充磁感应线圈阵列作相对运动。
本发明一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的两侧分别固定有一组次级感应线圈阵列；所述浮漂支撑上固定有海浪浮漂，所述海浪浮漂设有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括分别设置在所述海浪浮漂相对的两个侧面上的两组脉冲充磁线圈阵列和与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，每个导冷板分别位于装置中轴同一侧的所述次级感应线圈阵列和脉冲充磁线圈阵列之间，两个导冷板的内侧均分别设有一组超导块材磁体阵列，每组超导块材磁体阵列包括有32块采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；两组超导块材磁体阵列和两组组脉冲充磁线圈跟随海浪浮漂上下移动时，两组超导块材磁体阵列和两组组脉冲充磁线圈均与两组次级级感应线圈阵列作相对运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
相比于超导旋转电机，超导直线电机可以看作是其的一种变化形式，因其简单的结构和特殊场合直线机械能的需求而被广泛研究。由于超导电机在运行时需要装备冷却系统，旋转电机在冷却系统的设计和维护上更加的困难，结构简单的超导直线发电机在设计有着先天的优势。本发明应用超导励磁的海浪发电能进一步提高发电系统的整体效率。
附图说明
图1是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例1的结构示意图；
图2是图1所示实施例1中超导磁体及其制冷系统；
图3是图1所示实施例1中超导磁体排列图；
图4是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例2的结构示意图；
图5是图4所示实施例2中超导磁体Halbach排列图；
图6是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例3的结构示意图；
图7是图6所示实施例3中超导磁体及其制冷系统；
图8是图6所示实施例3中超导磁体Halbach排列图；
图9是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例4的结构示意图；
图10是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例5的结构示意图；
图11是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例6的的结构示意图；
图12是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例7的结构示意图；
图13是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例8的结构示意图。
图中：
1-海浪浮漂 2-浮漂支撑
3-回复弹簧 4-导冷板
5-超导块材磁体阵列 6-低温冷屏
7-真空杜瓦 8-GM制冷机
9-次级感应线圈阵列 10-次级支撑
11-装置底座 12-一级冷头
13-二级冷头 14-冷却孔
15-脉冲充磁线圈阵列 16-装置中轴
17-充磁感应线圈阵列 18-滑杆
19-永磁体阵列 20-液氮罐
21-联动装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
实施例1
如图1所示，本发明一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑2、装置底座11和装置中轴16，所述装置中轴16的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机8，如图1和图2所示，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴16的轴线对称布置的两个导冷板4，两个导冷板4的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列5，每组超导块材磁体阵列5包括有32块采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；如图3中所示。上述超导块材磁体5阵列和导冷板4共分左右两个，分别有独立的低温冷屏6和真空杜瓦7，次级感应线圈9也分两侧，整个系统呈双边直线发电模式。系统中共有两个导冷板4，64块超导块材磁体。整个超导部分装于装置中轴16内部固定。每个导冷板4连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏6和真空杜瓦7；所述两台GM制冷机8布置在超导磁体部分的上方，每台GM制冷机8包括一级冷头12和二级冷头13，所述导冷板4上方设有冷却孔14，所述二级冷头13伸于所述冷却孔14中；每个低温冷屏6均分别由一台GM制冷机8的一级冷头12冷却，每组超导块材磁体阵列5和导冷板4均分别由GM制冷机8的二级冷头13冷却。所使用的超导块材磁体为YBCO块材磁体，GM制冷机8工作在液氮温区。
所述浮漂支撑2上固定有一个双臂的次级支撑10，次级支撑10外侧为海浪浮漂1，次级支撑10内侧设有次级感应线圈阵列9。
所述浮漂支撑2的下方和装置中轴16的顶部之间连接有回复弹簧3；两组超导块材磁体阵列5分别与两组次级感应线圈阵列9相对，两组超导块材磁体阵列5的中间设有一组脉冲充磁线圈15；两组次级感应线圈阵列9跟随海浪浮漂1上下移动时，两组超导块材磁体阵列5和一组脉冲充磁线圈15均与两组次级感应线圈阵列9作相对运动。
本实施例1发电系统采用海浪直驱式发电模式，即海浪浮漂1在海浪的牵引下带动次级感应线圈9上下移动，超导块材磁体阵列5固定于装置中轴16内部，两者的相对运动产生电能，不存在液压或者齿轮等能量转换部分。系统运行初期，运行GM制冷机8将超导块材磁体阵列5冷却至工作温度，在脉冲充磁线圈阵列15和两侧的次级感应线圈阵列9中同时通入脉冲电流，为超导块材磁体阵列5进行充磁，完成充磁后切断脉冲电源。超导块材磁体阵列5和次级感应线圈阵列9的相对运动，使得次级感应线圈中产生感应电流，完成发电。当检测到超导块材磁体的磁场褪化后，重新将脉冲充磁线圈和两侧的次级感应线圈中接入脉冲充磁电路，重新充磁，保证系统的正常运行。这一过程中，超导部分包括脉冲充磁线圈、制冷系统都置于装置中轴内部，保证了超导部分的稳定性和安全。海浪浮漂1的运动由海浪和回复弹簧共同作用下完成，并且其上下振动幅度可以由回复弹簧3约束。
实施例2
如图4所示，本发明中的一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑2、装置底座11和装置中轴16，所述装置中轴16的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机8，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴16的轴线对称布置的两个导冷板4，两个导冷板4的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列5。如图5所示，每组超导块材磁体阵列5包括有16块超导块材磁体和16块永磁体19，每组超导块材磁体阵列5采用Halbach式排列，即每两块纵向相邻N/S交替的超导块材磁体5之间放置一块纵向充磁的永磁体19；如图4所示，每个导冷板4连同其上的超导块材磁体和永磁体的外周均分别设有低温冷屏6和真空杜瓦7；所述两台GM制冷机8布置在超导磁体部分的上方或下方，每台GM制冷机8包括一级冷头12和二级冷头13，所述导冷板4上方设有冷却孔14，所述二级冷头13伸于所述冷却孔14中；每个低温冷屏6均分别由一台GM制冷机8的一级冷头12冷却，每个超导块材磁体阵列5和导冷板4均分别由GM制冷机8的二级冷头13冷却。所使用的超导块材磁体为MgB2块材磁体，GM制冷机工作在液氢温区。
所述浮漂支撑2上固定有一个双臂的次级支撑10，次级支撑10外侧为海浪浮漂1，次级支撑10内侧设有次级感应线圈阵列9，所述浮漂支撑2上还固定有位于两个次级支撑10中间的一根滑杆18，两个次级支撑10的内侧和所述滑杆18上均分别设有一组充磁感应线圈阵列17；三组充磁感应线圈阵列17分别位于两组超导块材磁体阵列5的两侧和中间。
所述浮漂支撑2的下方和装置中轴16的顶部之间连接有回复弹簧3；三组充磁感应线圈阵列17跟随海浪浮漂1上下移动时，超导块材磁体阵列5与三组充磁感应线圈阵列17作相对运动。
本实施例2发电系统采用海浪直驱式发电模式，即海浪浮漂1在海浪的牵引下带动三组充磁感应线圈17上下移动，超导块材磁体5固定于装置中轴16内部，两者的相对运动产生电能，不存在液压或者齿轮等能量转换部分
如图5所示，本实施例2中为了加强超导块材磁体阵列5的磁场，超导块材磁体采用Halbach式排列，即相邻N/S交替的超导磁体间放置轴向磁场的永磁体19来加强磁场，形成Halbach排列，。每个导冷板上共有16块超导块材磁体和16块永磁体，分四列排列，系统中共有两个导冷板，即32块超导块材磁体和32块永磁体。
本实施例2发电系统不存在独立的脉冲充磁线圈阵列15，而是由充磁感应线圈阵列17共同完成充磁和感应发电的工作。系统运行初期，运行GM制冷机8将超导块材磁体阵列5冷却至工作温度，在充磁感应线圈阵列17中同时通入脉冲电流，为超导块材磁体进行充磁，完成充磁后切断脉冲电源。超导块材磁体和充磁感应线圈的相对运动，使得充磁感应线圈17中产生感应电流，完成发电。当检测到超导块材磁体5的磁场褪化后，重新将充磁感应线圈5中接入脉冲充磁电路，重新充磁，保证系统的正常运行。在此过程中，由于超导部分包括脉冲充磁线圈阵列15、制冷系统都置于装置中轴16内部，保证了超导部分的稳定性和安全。海浪浮漂1的运动由海浪和回复弹簧共同作用下完成，并且其上下振动幅度可以由回复弹簧3约束。
实施例3
针对上述实施例2的结构，为了消除永磁体19在低温下可能会存在的稳定性问题，提出另一种改进结构，如图6、图7和图8所示，即将永磁体19移到真空杜瓦7外壁放置，其位置位于纵向两块超导块材磁体5之间，每个超导阵列共有32块超导块材磁体5，分4列排列，28块永磁体19，整个系统中包括64块超导块材磁体5和56块永磁体19。其他部分结构与实施例2相同。
实施例4
如图2和图9所示，本发明提出的另一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑2、装置底座11和装置中轴16，所述装置中轴16的两侧分别固定有一组次级感应线圈阵列9。
所述浮漂支撑2上固定有一个双臂的次级支撑10，次级支撑10外侧为海浪浮漂1，次级支撑10内侧设有，所述超导磁体部分包括分别设置在所述海浪浮漂1相对的两个侧面上的两组脉冲充磁线圈阵列15和与所述装置中轴16的轴线对称布置的两个导冷板4，每个导冷板4分别位于装置中轴16同一侧的所述次级感应线圈阵列9和脉冲充磁线圈阵列15之间，两个导冷板4的内侧均分别设有一组超导块材磁体阵列5，如图3所示，为加强超导块材磁阵列的的磁场，超导块材磁体采用N/S交替的方式排列，每个导冷板4上共有32块超导块材磁体5，分四列排列，系统中共有两个导冷板4，即64块超导块材磁体5；每个导冷板4连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏6和真空杜瓦7；所述两台GM制冷机8布置在超导磁体部分的上方，每台GM制冷机8包括一级冷头12和二级冷头13，所述导冷板4上方设有冷却孔14，所述二级冷头13伸于所述冷却孔14中；每个低温冷屏6均分别由一台GM制冷机8的一级冷头12冷却，每组超导块材磁体阵列5和导冷板4均分别由GM制冷机8的二级冷头13冷却。所使用的超导块材磁体为YBCO块材磁体，GM制冷机8工作在液氮温区。
所述浮漂支撑2的下方和装置中轴16的顶部之间连接有回复弹簧3；两组超导块材磁体阵列5和两组组脉冲充磁线圈15跟随海浪浮漂1上下移动时，两组超导块材磁体阵列5和两组组脉冲充磁线圈15均与两组次级感应线圈阵列9作相对运动。
本实施例4的发电系统采用海浪直驱式发电模式，即海浪浮漂1在海浪的牵引下带动超导块材磁体阵列5上下移动，与次级感应线圈阵列9的相对运动产生电能，不存在液压或者齿轮等能量转换部分
由于超导块材磁体阵列5和导冷板4共分左右两个，分别有独立的低温冷屏6和真空杜瓦7，两个超导部分固定于海浪浮漂1，使其可以随海浪浮漂1上下移动。整个系统呈双边直线发电模式。
本实施例4的发电系统中超导块材磁体阵列5的充磁是通过次级感应线圈阵列9和脉冲充磁线圈阵列15共同完成的。脉冲充磁线圈阵列15固定于海浪浮漂1和超导块材磁体阵列5之间。系统运行初期，运行GM制冷机8将超导块材磁体阵列5冷却至工作温度，在次级感应线圈阵列9和脉冲充磁线圈阵列15中同时通入脉冲电流，为超导块材磁体阵列5进行充磁，完成充磁后切断脉冲电源。超导块材磁体阵列5和次级感应线圈阵列9的相对运动，使得次级感应线圈中产生感应电流，完成发电。当检测到超导块材磁体的磁场褪化后，重新将次级感应线圈阵列9和脉冲充磁线圈阵列15中接入脉冲充磁电路，重新充磁，保证系统的正常运行。
实施例5
如图1、图2和图10所示，本发明的一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，将实施例1所述的海浪直驱式双边超导直线发电系统作为一发电单元，包括固定在一连接板上的N个发电单元和N-1个联动装置，所述联动装置包括一段绳索和一个定滑轮，两个发电单元之间设有一个联动装置，所有发电单元的装置中轴与所述连接板固定；在两个发电单元之间：用一个联动装置连接，联动装置的定滑轮固定在连接板上，联动装置的一段绳索绕过一个定滑轮后连接在两个发电单元中的海浪浮漂上；当其中一个海浪浮漂上升时，带动与其连接的海浪浮漂下降。
系统运行初期，运行GM制冷机8将超导块材磁体阵列5冷却至工作温度，在脉冲充磁线圈阵列15和两侧的次级感应线圈阵列9中同时通入脉冲电流，为超导块材磁体阵列5进行充磁，完成充磁后切断脉冲电源。超导块材磁体阵列5和次级感应线圈阵列9的相对运动，使得次级感应线圈中产生感应电流，完成发电。当检测到超导块材磁体的磁场褪化后，重新将脉冲充磁线圈阵列15和两侧的次级感应线圈阵列9中接入脉冲充磁电路，重新充磁，保证系统的正常运行。这一过程中，由于超导部分的脉冲充磁线圈阵列15和制冷系统都置于装置中轴16内部，保证了超导部分的稳定性和安全。海浪浮漂1的运动由海浪和回复弹簧共同作用下完成，并且其上下振动幅度可以由回复弹簧3约束。
本实施例5中的单元排列方向是与波浪移动方向垂直的，即同海岸线方向平行，图10示出了采用4个发电单元的组合，在实际应用中，采用的发电单元数量可以增加或者减少来改变系统的容量。
实施例6
如图2和图11所示，本发明一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑2、装置底座11和装置中轴16，所述装置中轴16的内部固定有超导磁体部分和两个液氮罐20，所述两个液氮罐20布置在超导磁体部分的上方。
所述超导磁体部分包括与所述装置中轴16的轴线对称布置的两个导冷板4，两个导冷板4的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列5，如图3所示，每组超导块材磁体阵列5包括有32块，分四列排列，采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；每个导冷板4连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有真空杜瓦7；每组超导块材磁体阵列5和导冷板4均分别由液氮罐20提供的液氮进行浸泡式冷却；所述浮漂支撑2上固定有一个双臂的次级支撑10，次级支撑10外侧为海浪浮漂1，次级支撑10内侧设有次级感应线圈阵列9。所使用的超导块材磁体为YBCO块材磁体。
所述浮漂支撑2的下方和装置中轴16的顶部之间连接有回复弹簧3；两组超导块材磁体阵列5分别与两组次级感应线圈阵列9相对，两组超导块材磁体阵列5的中间设有一组脉冲充磁线圈15；两组次级感应线圈阵列9跟随海浪浮漂1上下移动时，两组超导块材磁体阵列5和一组脉冲充磁线圈15均与两组次级感应线圈阵列9作相对运动。
本实施例6发电系统中共有两个导冷板4，即64块超导块材磁体，超导块材磁体阵列和5导冷板4共分左右两个，分别有独立真空杜瓦7；其中，次级感应线圈阵列9也分两侧，整个系统呈双边直线发电模式。系统采用海浪直驱式发电模式，即海浪浮漂1在海浪的牵引下带动次级感应线圈9上下移动，超导块材磁体5固定于装置中轴16内部，两者的相对运动产生电能，不存在液压或者齿轮等能量转换部分。
系统运行初期，由液氮罐20向真空杜瓦7内运通入液氮将超导块材磁体阵列5冷却至工作温度，在脉冲充磁线圈阵列15和两侧的次级感应线圈阵列9中同时通入脉冲电流，为超导块材磁体阵列5进行充磁，完成充磁后切断脉冲电源。超导块材磁体阵列5和次级感应线圈阵列9的相对运动，使得次级感应线圈中产生感应电流，完成发电。当检测到超导块材磁体的磁场褪化后，重新将脉冲充磁线圈阵列15和两侧的次级感应线圈阵列9中接入脉冲充磁电路，重新充磁，保证系统的正常运行。这一过程中，由于超导部分的脉冲充磁线圈阵列15和制冷系统都置于装置中轴16内部，保证了超导部分的稳定性和安全。海浪浮漂1的运动由海浪和回复弹簧共同作用下完成，并且其上下振动幅度可以由回复弹簧3约束。
实施例7
如图3和图12所示了的另一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括海浪浮漂1、支撑海浪浮漂的浮漂支柱2、位于浮漂支柱下方的回复弹簧3，同浮漂支柱2固定在一起的次级感应线圈阵列9，浮漂支柱2位于装置中轴16中心挖空处，装置中轴16内部有超导块材磁体阵列5以及其制冷系统，其中包括：排列于导冷板4上的超导块材磁体阵列5、位于超导块材磁体阵列5和导冷板4外的低温冷屏6和真空杜瓦7，超导磁体部分由外设的GM制冷机8制冷。系统中GM制冷机8共有两台，位于超导磁体部分下方。低温冷屏由GM制冷机一级冷头12冷却，超导块材磁体5和导冷板4由GM制冷机二级冷头13冷却。上述的超导块材磁体5阵列共分左右两个，分别与次级感应线圈阵列9相对。所使用的超导块材磁体为YBCO块材磁体，GM制冷机8工作在液氮温区。
本实施例7发电系统采用海浪直驱式发电模式，即海浪浮漂1在海浪的牵引下浮漂支柱2上的次级感应线圈阵列9上下移动，超导块材磁体阵列5固定于装置中轴16内部，两者的相对运动产生电能，不存在液压或者齿轮等能量转换部分
本实施例7的发电系统中的脉冲充磁线圈阵列15固定于装置支柱上，超导块材磁体阵列5的外侧。系统运行时，在脉冲充磁线圈阵列15和次级感应线圈阵列9中同时通入脉冲电流，为超导块材磁体进行充磁，完成充磁后切断脉冲电源。超导块材磁体阵列5和次级感应线圈阵列9的相对运动，使得次级感应线圈中产生感应电流，完成发电。当检测到超导块材磁体的磁场褪化后，重新将脉冲充磁线圈阵列15和两侧的次级感应线圈阵列9中接入脉冲充磁电路，重新充磁，保证系统的正常运行。这一过程中，超导部分中的脉冲充磁线圈阵列15和制冷系统都置于装置中轴16内部，保证了超导部分的稳定性和安全。海浪浮漂1的运动由海浪和回复弹簧共同作用下完成，并且其上下振动幅度可以由回复弹簧3约束。
实施例8
针对实施例7的结构，如图7、图8和图13所示，即将永磁体阵列19放到真空杜瓦7外壁放置，永磁体阵列19采用Halbach式排列，其位置位于纵向两组超导块材磁体阵列5之间，每组超导块材磁体阵列5共有32块超导块材磁体5，分4列排列，永磁体阵列中共有28块永磁体，整个发电系统中包括64块超导块材磁体和56块永磁体，其他部分结构与实施例7相同。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑(2)、装置底座(11)和装置中轴(16)，其特征在于：
所述装置中轴(16)的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机(8)，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴(16)的轴线对称布置的两个导冷板(4)，两个导冷板(4)的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列(5)，每组超导块材磁体阵列(5)包括多块采用N/S交替方式排列的超导块材磁体；
每个导冷板(4)连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏(6)和真空杜瓦(7)；
所述两台GM制冷机(8)布置在超导磁体部分的上方，每台GM制冷机(8)包括一级冷头(12)和二级冷头(13)，所述导冷板(4)上方设有冷却孔(14)，所述二级冷头(13)伸于所述冷却孔(14)中；每个低温冷屏(6)均分别由一台GM制冷机(8)的一级冷头(12)冷却，每组超导块材磁体阵列(5)和导冷板(4)均分别由GM制冷机(8)的二级冷头(13)冷却；
所述浮漂支撑(2)上固定有一个双臂的次级支撑(10)，所述次级支撑(10)外侧为海浪浮漂(1)，所述次级支撑(10)内侧设有次级感应线圈阵列(9)；
所述浮漂支撑(2)的下方和装置中轴(16)的顶部之间连接有回复弹簧(3)；两组超导块材磁体阵列(5)分别与两组次级感应线圈阵列(9)相对，两组超导块材磁体阵列(5)的中间设有一组脉冲充磁线圈(15)；两组次级感应线圈阵列(9)跟随海浪浮漂(1)上下移动时，两组超导块材磁体阵列(5)与两组次级感应线圈阵列(9)作相对运动。
2.一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑(2)、装置底座(11)和装置中轴(16)，其特征在于：
所述装置中轴(16)的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机(8)，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴(16)的轴线对称布置的两个导冷板(4)，两个导冷板(4)的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列(5)，
每组超导块材磁体阵列(5)包括有相邻放置的超导块材磁体和永磁体(19)，每组超导块材磁体阵列(5)采用Halbach式排列，即每两块纵向相邻N/S交替的超导块材磁体(5)之间放置一块纵向充磁的永磁体(19)；
每个导冷板(4)连同其上的超导块材磁体和永磁体的外周均分别依次设有低温冷屏(6)和真空杜瓦(7)；
所述两台GM制冷机(8)布置在超导磁体部分的上方或下方，每台GM制冷机(8)包括一级冷头(12)和二级冷头(13)，所述导冷板(4)上方设有冷却孔(14)，所述二级冷头(13)伸于所述冷却孔(14)中；每个低温冷屏(6)均分别由一台GM制冷机(8)的一级冷头(12)冷却，每个超导块材磁体阵列(5)和导冷板(4)均分别由GM制冷机(8)的二级冷头(13)冷却；
所述浮漂支撑(2)上固定有并排布置的两个海浪浮漂(1)，两个海浪浮漂(1)相对的侧面上分别设有一个次级支撑(10)，所述浮漂支撑(2)上还固定有位于两个次级支撑(10)中间的一根滑杆(18)，两个次级支撑(10)的内侧和所述滑杆(18)上均分别设有一组充磁感应线圈阵列(17)；三组充磁感应线圈阵列(17)分别位于两组超导块材磁体阵列(5)的两侧和中间；
所述浮漂支撑(2)的下方和装置中轴(16)的顶部之间连接有回复弹簧(3)；三组充磁感应线圈阵列(17)跟随海浪浮漂(1)上下移动时，超导块材磁体阵列(5)与三组充磁感应线圈阵列(17)作相对运动。
3.一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑(2)、装置底座(11)和装置中轴(16)，其特征在于：
所述装置中轴(16)的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机(8)，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴(16)的轴线对称布置的两个导冷板(4)，两个导冷板(4)的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列(5)，每组超导块材磁体阵列(5)包括有多块采用N/S交替方式排列的超导块材磁体；
每个导冷板(4)连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏(6)和真空杜瓦(7)；所述真空杜瓦(7)的外壁上纵向每相邻的两块超导块材磁体之间设有一块永磁体，永磁体阵列轴向充磁；
所述两台GM制冷机(8)布置在超导磁体部分的下方，每台GM制冷机(8)包括一级冷头(12)和二级冷头(13)，所述导冷板(4)上方设有冷却孔(14)，所述二级冷头(13)伸于所述冷却孔(14)中；每个低温冷屏(6)均分别由一台GM制冷机(8)的一级冷头(12)冷却，每个超导块材磁体阵列(5)和导冷板(4)均分别由GM制冷机(8)的二级冷头(13)冷却；所使用的超导块材磁体为MgB2块材磁体，GM制冷机工作在液氢温区；
所述浮漂支撑(2)上固定有一个双臂的次级支撑(10)，所述次级支撑(10)外侧为海浪浮漂(1)，所述浮漂支撑(2)上还固定有位于双臂的次级支撑(10)中间的一根滑杆(18)，两个次级支撑(10)的内侧和所述滑杆(18)上均分别设有一组充磁感应线圈阵列(17)；
三组充磁感应线圈阵列(17)分别位于两组超导块材磁体阵列(5)和两组永磁体阵列的两侧和中间；
所述浮漂支撑(2)的下方和装置中轴(16)的顶部之间连接有回复弹簧(3)；三组充磁感应线圈阵列(17)跟随海浪浮漂(1)上下移动时，超导块材磁体阵列(5)与三组充磁感应线圈阵列(17)作相对运动。
4.一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑(2)、装置底座(11)和装置中轴(16)，其特征在于：
所述装置中轴(16)的两侧分别固定有一组次级感应线圈阵列(9)；
所述浮漂支撑(2)上固定有海浪浮漂(1)，所述海浪浮漂(1)设有超导磁体部分和两台GM制冷机(8)，所述超导磁体部分包括分别设置在所述海浪浮漂(1)相对的两个侧面上的两组脉冲充磁线圈阵列(15)和与所述装置中轴(16)的轴线对称布置的两个导冷板(4)，每个导冷板(4)分别位于装置中轴(16)同一侧的所述次级感应线圈阵列(9)和脉冲充磁线圈阵列(15)之间，两个导冷板(4)的内侧均分别设有一组超导块材磁体阵列(5)；每个导冷板(4)连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏(6)和真空杜瓦(7)；
所述两台GM制冷机(8)布置在超导磁体部分的上方，每台GM制冷机(8)包括一级冷头(12)和二级冷头(13)，所述导冷板(4)上方设有冷却孔(14)，所述二级冷头(13)伸于所述冷却孔(14)中；每个低温冷屏(6)均分别由一台GM制冷机(8)的一级冷头(12)冷却，每组超导块材磁体阵列(5)和导冷板(4)均分别由GM制冷机(8)的二级冷头(13)冷却；
所述浮漂支撑(2)的下方和装置中轴(16)的顶部之间连接有回复弹簧(3)；
两组超导块材磁体阵列(5)和两组组脉冲充磁线圈(15)跟随海浪浮漂(1)上下移动时，两组超导块材磁体阵列(5)和两组组脉冲充磁线圈(15)均与两组次级感应线圈阵列(9)作相对运动。
5.一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，其特征在于，以权利要求1所述的海浪直驱式双边超导直线发电系统作为一发电单元，包括固定在一连接板上的N个发电单元和N-1个联动装置，所述联动装置包括一段绳索和一个定滑轮，两个发电单元之间设有一个联动装置，所有发电单元的装置中轴与所述连接板固定；在两个发电单元之间：用一个联动装置连接，联动装置的定滑轮固定在连接板上，联动装置的一段绳索绕过一个定滑轮后连接在两个发电单元中的海浪浮漂上；当其中一个海浪浮漂上升时，带动与其连接的海浪浮漂下降。
6.一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑(2)、装置底座(11)和装置中轴(16)，其特征在于：
所述装置中轴(16)的内部固定有超导磁体部分和两个液氮罐(20)，所述两个液氮罐(20)布置在超导磁体部分的上方；
所述超导磁体部分包括与所述装置中轴(16)的轴线对称布置的两个导冷板(4)，两个导冷板(4)的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列(5)，每组超导块材磁体阵列(5)包括有32块采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；
每个导冷板(4)连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有真空杜瓦(7)；每组超导块材磁体阵列(5)和导冷板(4)均分别由液氮罐(20)提供的液氮进行浸泡式冷却；
所述浮漂支撑(2)上固定有并排布置的两个海浪浮漂(1)，两个海浪浮漂(1)相对的侧面上分别设有一个次级支撑(10)，两个次级支撑(10)上分别设有一组次级感应线圈阵列(9)；
所述浮漂支撑(2)的下方和装置中轴(16)的顶部之间连接有回复弹簧(3)；两组超导块材磁体阵列(5)分别与两组次级感应线圈阵列(9)相对，两组超导块材磁体阵列(5)的中间设有一组脉冲充磁线圈(15)；两组次级感应线圈阵列(9)跟随海浪浮漂(1)上下移动时，两组超导块材磁体阵列(5)和一组脉冲充磁线圈(15)均与两组次级感应线圈阵列(9)作相对运动。
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