CN111162651A - 一种双边直线开关磁阻发电机 - Google Patents

一种双边直线开关磁阻发电机 Download PDF

Info

Publication number
CN111162651A
CN111162651A CN202010070418.5A CN202010070418A CN111162651A CN 111162651 A CN111162651 A CN 111162651A CN 202010070418 A CN202010070418 A CN 202010070418A CN 111162651 A CN111162651 A CN 111162651A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
linear bearing
linear
reluctance generator
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010070418.5A
Other languages
English (en)
Inventor
马春燕
秦绯
曹敏
陈燕
窦银科
冯治岗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN202010070418.5A priority Critical patent/CN111162651A/zh
Publication of CN111162651A publication Critical patent/CN111162651A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及发电机领域，特别是一种波浪能发电的发电机，具体是一种双边直线开关磁阻发电机。一种双边直线开关磁阻发电机，包括定子、动子（6），定子由第一定子和第二定子构成，在波浪作用下，动子（6）在第一定子和第二定子之间做直线往复运动，第一定子和第二定子成面对称结构且不接触，第一定子和第二定子上分别缠绕有多个线圈，线圈输出三相交流电。本发明定子采用双边结构，动子在中间，上定子和下定子在动子的两侧，改善了传统单边直线开关磁阻发电机的运行特性。

Description

一种双边直线开关磁阻发电机
技术领域
本发明涉及发电机领域，特别是一种波浪能发电的发电机，具体是一种双边直线开关磁阻发电机。
背景技术
波浪能发电作为一种新能源发电形式对解决当下能源供给及环境污染问题至关重要。
传统式波能发电装置结构复杂，需要中间转换装置，机械转换效率低下，而直驱式波能发电作为一种新型波能发电装置，具有结构简单、机械转换效率高、制造成本低等特点。
近年来，波浪发电技术发展迅速，直线发电机本体设计为波浪发电技术的热点研究领域，特别是永磁式直线发电机，研究人员针对用于直驱式波能发电的永磁直线发电机展开了深入研究，并取得一定的成绩，但是，由于永磁直线发电机内嵌高性能磁钢，此类发电机虽然拥有输出稳定、效率高等优良特点，但电机制造成本高且电机内嵌的永磁体易受海底环境影响，很难适应恶劣的工作环境，在一定程度上阻碍了其普遍应用。
直线开关磁阻发电机结构简单、坚固，易维护，相比于永磁直线发电机更适用于海浪发电，但传统直线开关磁阻发电机为单边结构，径向磁拉力波动较大，因此导致电机自身震动和噪声较大，不利于电机的稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的而技术问题是：如何克服传统单边结构的开关磁阻发电机径向磁拉力波动较大、电机自身震动和噪声较大、机械转换效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种双边直线开关磁阻发电机，包括定子、动子（6），定子由第一定子和第二定子构成，在波浪作用下，动子（6）在第一定子和第二定子之间做直线往复运动，第一定子和第二定子成面对称结构且不接触，第一定子和第二定子上分别缠绕有多个线圈，线圈输出三相交流电。磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，由于磁场扭曲而产生电磁拉力，电磁拉力在一个发电周期方向发生变化，在后半周期时，外部机械力与横向磁拉力方向相反，开关磁阻发电机吸收外部的机械能（直线往复运动机械能），将外部机械能转换成电能。
动子（6）为硅钢制作的带等间隔矩形凸起的长条板，动子（6）的两侧有导轨，分别为第一导轨（20）和第二导轨（21），第一导轨（20）处于第一直线轴承（22）和第二轴线轴承（23）中，第二导轨（21）处于第三直线轴承（24）和第四直线轴承（25）中。
定子安装在外壳中，外壳上有动子出入口，第一直线轴承（22）、第二轴线轴承（23）、第三直线轴承（24）和第四直线轴承（25）固定在外壳内部。
外壳由第一半外壳（1）和第二半外壳（2）构成，第一半外壳（1）和第二半外壳（2）对接在一起并一起固定在电机机座（3）上，第一直线轴承（22）和第二轴线轴承（23）固定在第一半外壳（1）内部，第三直线轴承（24）和第四直线轴承（25）固定在第二半外壳（2）内部。
第一定子的第一定子铁芯（4）上有等间隔布置的耙齿，整体构成耙子状结构，每个耙齿上缠绕有一个线圈，每个线圈构成一个绕组，耙齿数为3的整数倍，依次为A相绕组、B相绕组、C相绕组的顺序重复布置，第二定子的第二定子铁芯（5）上有等间隔布置的耙齿，整体构成耙子状结构，每个耙齿上缠绕有一个线圈，每个线圈构成一个绕组，耙齿数为3的整数倍，依次为A相绕组、B相绕组、C相绕组的顺序重复布置，所有A相绕组成串联关系后输出，所有B相绕组成串联关系后输出，所有C相绕组成串联关系后输出。
绕组之间通过槽楔（19）固定，槽楔（19）由非导电材料构成，能够使绕组稳固。
本发明的有益效果是：本发明定子采用双边结构，动子在中间，上定子和下定子在动子的两侧，改善了传统单边直线开关磁阻发电机的运行特性，在运行过程中动子所受的径向磁拉力脉动较小，降低了单边径向磁拉力影响，减小了电机震荡以及噪声，有效的提高了发电机的机械转换效率。
本发明定子外壳采用盒装箱体结构，直线轴承通过连接孔固定在外壳内，本发明所采用的外壳结构对定子、绕组以及导向机构起到了一定的保护作用，并且安装简单且稳固。
附图说明
图1是本实施例的外观整体结构示意图；
图2是本实施例内部结构示意图；
图3是第一定子铁芯和第二铁芯结构示意图；
图4是安装绕组后的第一定子铁芯和第二铁芯结构示意图；
图5是动子结构示意图；
图6是第一半外壳结构示意图；
图7是第二半外壳结构示意图；
图8是第二半外壳结构内部结构示意图；
图9是直线轴承结构示意图；
图10是导轨结构示意图；
图11是电机机座结构示意图；
其中，1、第一半外壳，2、第二半外壳，3、电机机座，4、第一铁芯，5、第二铁芯，6、动子，7、第一绕组，8、第二绕组，9、第三绕组，10、第四绕组，11、第五绕组，12、第六绕组，13、第七绕组，14、第八绕组，15、第九绕组，16、第十绕组，17、第十一绕组，18、第十二绕组，19、槽楔，20、第一导轨，21、第二导轨，22、第一直线轴承，23、第二直线轴承，24、第三直线轴承、25、第四直线轴承，26、第一连接孔，27、第二连接孔，28、第三连接孔，29、第四连接孔，30、第五连接孔，31、第六连接孔，32、第七连接孔，33、第八连接孔，34、直线轴承固定孔，35、导轨第一固定孔，36、导轨第二固定孔，37、第九连接孔，38、地脚连接孔。
具体实施方式
如图1-11所示，本实施例双边直线开关磁阻发电机，第一定子和第二定子安装在第一半外壳1和第二半外壳2组成的壳体中（之所以采用两个半外壳组成壳体目的是安装固定方便），第一半外壳1和第二半外壳2之间有间隙，外壳上有动子出入口，动子6为硅钢制作的带等间隔矩形凸起的长条板，动子6在波浪作用下，在第一半外壳1和第二半外壳2之间的间隙做直线往返运动。第一定子和第二定子成面对称结构，动子6本身也成面对称结构， 并且它们的对称面在同一方向上（上下、左右、前后）是重叠的（动子运动到壳体中心时）。
第一定子的第一定子铁芯4上有等间隔布置的6个耙齿，整体构成耙子状结构，每个耙齿上缠绕有一个线圈，每个线圈构成一个绕组，依次为A相绕组、B相绕组、C相绕组、A相绕组、B相绕组、C相绕组，第二定子的第二定子铁芯5上有等间隔布置的6个耙齿，整体构成耙子状结构，每个耙齿上缠绕有一个线圈，每个线圈构成一个绕组，依次为A相绕组、B相绕组、C相绕组、A相绕组、B相绕组、C相绕组，所有A相绕组成串联关系后输出，所有B相绕组成串联关系后输出，所有C相绕组成串联关系后输出，整体输出三相交流电。由于磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，由于磁场扭曲而产生电磁拉力，电磁拉力在一个发电周期方向发生变化，在后半周期时，外部机械力与横向磁拉力方向相反，开关磁阻发电机吸收外部的机械能（直线往复运动机械能），将外部机械能转换成电能。
动子6的两侧有直线的导轨，分别为第一导轨20和第二导轨21，第一导轨20处于第一直线轴承22和第二轴线轴承23中，第二导轨21处于第三直线轴承24和第四直线轴承25中，第一导轨20和第二导轨21通过导轨第一固定孔35和导轨第二固定孔36用螺丝固定在动子6上。第一导轨20和第二导轨21在第一直线轴承22、第二轴线轴承23、第三直线轴承24和第四直线轴承25作用下做直线往返运动，第一直线轴承22、第二轴线轴承23、第三直线轴承24和第四直线轴承25采用同样大小和规格的直线轴承（带开口的直线轴承），直线轴承通过直线轴承固定孔34与壳体螺钉固定，固定孔为第一连接孔26、第二连接孔27、第五连接孔、31、第六连接孔，第一半外壳1和第二半外壳2的底部通过第九连接孔固定在电机机座3上，第一半外壳1和第二半外壳2与电机机座3的连接孔为第三连接孔28、第四连接孔29、第七连接孔32、第八连接孔33。绕组之间通过槽楔19固定，槽楔19由非导电材料构成，通过胶进行固定，能够使绕组稳固。
本实施例中双边直线开关磁阻发电机通过地脚连接孔38垂直安装在近海岸处蓄水池的侧壁上，涨潮时海水进入蓄水池，海水推力推动动子6向上运动；落潮时，海水从蓄水池排出，动子6在自身重力作用下向下运动，实现发电机动子6上下往复运动。
双边直线开关磁阻发电机遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是沿磁阻最小路径闭合，动子运行一个定子极距作为一个发电周期，前半周期横向磁拉力与外部机械力同向，此时发电机工作在电动励磁状态，后半周期横向磁拉力与外部机械力反向，此时发电机工作在发电状态。发电机在运行过程中，励磁时的磁场由A相绕组，B相绕组，以及C相绕组依次通电产生。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (6)

1.一种双边直线开关磁阻发电机，包括定子、动子（6），其特征在于：定子由第一定子和第二定子构成，在波浪作用下，动子（6）在第一定子和第二定子之间做直线往复运动，第一定子和第二定子成面对称结构且不接触，第一定子和第二定子上分别缠绕有多个线圈，线圈输出三相交流电，磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，由于磁场扭曲而产生电磁拉力，电磁拉力在一个发电周期方向发生变化，在后半周期时，外部机械力与横向磁拉力方向相反，开关磁阻发电机吸收外部的机械能，将外部机械能转换成电能。
2.根据权利要求1所述的一种双边直线开关磁阻发电机，其特征在于：动子（6）为硅钢制作的带等间隔矩形凸起的长条板，动子（6）的两侧有导轨，分别为第一导轨（20）和第二导轨（21），第一导轨（20）处于第一直线轴承（22）和第二轴线轴承（23）中，第二导轨（21）处于第三直线轴承（24）和第四直线轴承（25）中。
3.根据权利要求1所述的一种双边直线开关磁阻发电机，其特征在于：定子安装在外壳中，外壳上有动子出入口，第一直线轴承（22）、第二轴线轴承（23）、第三直线轴承（24）和第四直线轴承（25）固定在外壳内部。
4.根据权利要求1所述的一种双边直线开关磁阻发电机，其特征在于：外壳由第一半外壳（1）和第二半外壳（2）构成，第一半外壳（1）和第二半外壳（2）对接在一起并一起固定在电机机座（3）上，第一直线轴承（22）和第二轴线轴承（23）固定在第一半外壳（1）内部，第三直线轴承（24）和第四直线轴承（25）固定在第二半外壳（2）内部。
5.根据权利要求1所述的一种双边直线开关磁阻发电机，其特征在于：第一定子的第一定子铁芯（4）上有等间隔布置的耙齿，整体构成耙子状结构，每个耙齿上缠绕有一个线圈，每个线圈构成一个绕组，耙齿数为3的整数倍，依次为A相绕组、B相绕组、C相绕组的顺序重复布置，第二定子的第二定子铁芯（5）上有等间隔布置的耙齿，整体构成耙子状结构，每个耙齿上缠绕有一个线圈，每个线圈构成一个绕组，耙齿数为3的整数倍，依次为A相绕组、B相绕组、C相绕组的顺序重复布置，所有A相绕组成串联关系后输出，所有B相绕组成串联关系后输出，所有C相绕组成串联关系后输出。
6.根据权利要求1所述的一种双边直线开关磁阻发电机，其特征在于：绕组之间通过槽楔（19）固定，槽楔（19）由非导电材料构成，能够使绕组稳固。
CN202010070418.5A 2020-01-21 2020-01-21 一种双边直线开关磁阻发电机 Pending CN111162651A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010070418.5A CN111162651A (zh) 2020-01-21 2020-01-21 一种双边直线开关磁阻发电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010070418.5A CN111162651A (zh) 2020-01-21 2020-01-21 一种双边直线开关磁阻发电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111162651A true CN111162651A (zh) 2020-05-15

Family

ID=70565028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010070418.5A Pending CN111162651A (zh) 2020-01-21 2020-01-21 一种双边直线开关磁阻发电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111162651A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355285A (zh) * 2008-05-30 2009-01-28 西安交通大学 多层组合式直线磁阻发电机及波浪发电装置
CN110011513A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 南京航空航天大学 一种模块化初级永磁式双边开关磁阻直线电机

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355285A (zh) * 2008-05-30 2009-01-28 西安交通大学 多层组合式直线磁阻发电机及波浪发电装置
CN110011513A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 南京航空航天大学 一种模块化初级永磁式双边开关磁阻直线电机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯治岗: "直驱式双边直线开关磁阻发电机机理研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101355284B (zh) 一种波浪直驱式直线开关磁阻发电系统
JP5084828B2 (ja) 水力発電タービン
KR101417971B1 (ko) 선형발전기 및 이를 이용한 발전방법
CN111181259B (zh) 一种e型定子结构的直线旋转永磁电机
CN201378789Y (zh) 磁通可以调节的高功率密度发电机
CN103490575B (zh) 多齿混合励磁盘式风力发电机
CN101355285A (zh) 多层组合式直线磁阻发电机及波浪发电装置
CN112953154A (zh) 一种用于直驱式波浪发电的定子永磁横向磁通直线发电机
Oprea et al. Design and testing of a four-sided permanent magnet linear generator prototype
CN112532010A (zh) 一种直驱式波浪发电用永磁直线发电机
Du et al. A linear magnetic-geared permanent magnet machine for wave energy generation
CN111162651A (zh) 一种双边直线开关磁阻发电机
CN111064341B (zh) 一种六单元永磁直线电机
KR20120057531A (ko) 비자성 회전자 이너 아우터 고정자 발전기의 구조
CN210669845U (zh) 一种双极多绕组永磁发电装置本体
CN201018390Y (zh) 直线发电机
CN209642521U (zh) 一种多相永磁直线发电机
CN210405057U (zh) 一种直线往返直流变频发电装置
Li et al. A Linear-Rotating Axial Flux Permanent Magnet Generator for Direct Drive Wave Energy Conversion
CN103066781B (zh) 一种用于海浪发电的直线发电机
CN112260478B (zh) 短行程倍频单相往复永磁直线发电机及发电系统
CN109525089A (zh) 外转子横向磁场磁通反向永磁发电机
Liu et al. Optimal design of a Halbach magnetized permanent magnet motor applied in electrical marine propulsion system
CN201490861U (zh) 四相永磁发电机
CN110469451B (zh) 一种综合利用直线式旋转式发电的潮流能转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200515