CN117060607A - 一种波浪发电用变速永磁直线发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动力装置技术领域，尤其是一种波浪发电用变速永磁直线发电机，所述变速永磁直线发电机由变速直线磁齿轮单元、永磁同步直线电机单元并联耦合组成；所述变速直线磁齿轮单元包括双动子结构和调磁定子；所述永磁同步直线电机单元包括永磁动子和电枢定子，其中，永磁动子由永磁动子铁芯和若干个安装在永磁动子铁芯上的高矫顽力钕铁硼永磁体组成。本发明设置的变速直线磁齿轮单元的传动比可调，可以实现根据波浪变化调节发电机传动比，使外部的浮筒与入射波发生多次共振，其宽频捕能特性，可以使波能捕获装置在较宽频率范围内的波浪条件下获得较好的捕能效率。
Description
技术领域
本发明涉及动力装置技术领域，尤其是一种波浪发电用变速永磁直线发电机。
背景技术
波浪能因能流密度高、开采技术易于小型化、对海洋生态影响小等特点，具有广阔的开发利用前景。
最为传统的波浪发电装置一般是采用旋转电机，工作中需要用到直线-旋转机械转换装置，这导致其动态响应能力和能量转换效率相对较低，而且存在俘获频带窄、捕能效率低的问题。
目前现有技术中逐渐出现了直驱波浪发电技术，例如，在专利授权公告号为CN202364009U的专利文献中也公开了一种低速直驱海浪发电机，其转子部分主要由发电机轴、轴承、转子铁芯、稀土磁钢组成，定子部分主要由定子机壳、定子铁芯、定子线圈、发电机端盖组成，由其结构组成可以看出其采用的结构为低速直驱式波浪发电机结构。
低速直驱式波浪发电机结构与采用旋转电机的波浪发电装置相比，省去了直线-旋转机械转换装置，可显著提高系统对波浪的动态响应能力和能量转换效率，但是，其缺点也十分明显，低速直驱会造成电机体积大、功率密度小，这也使其成为了导致直驱波浪发电技术发展的瓶颈问题。
综上所述，为保证波浪发电装置在较宽频率范围内的波浪条件下，都能获得较好的捕能效率，宽频捕能的研究将会成为波浪发电领域的一个关键课题。
为此，本发明针对现有技术中海浪发电存在的相关问题进行了优化与改进，提出了一种波浪发电用变速永磁直线发电机，用以更好地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：一种波浪发电用变速永磁直线发电机，所述变速永磁直线发电机由变速直线磁齿轮单元、永磁同步直线电机单元并联耦合组成；
所述变速直线磁齿轮单元包括双动子结构和调磁定子；
所述永磁同步直线电机单元包括永磁动子和电枢定子，其中，永磁动子由永磁动子铁芯和若干个安装在永磁动子铁芯上的高矫顽力钕铁硼永磁体组成；电枢定子包括电枢铁心，在电枢铁心的长度方向上间隔设置有若干个铁心槽，在各铁心槽内均安装有对应的交流电枢绕组。
在上述任一方案中优选的是，所述变速直线磁齿轮单元的双动子结构包括磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子，磁齿轮低速动子与磁齿轮高速动子相对于调磁定子间隔设置；
磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子均由位于调磁定子外侧的磁齿轮动子铁芯组成，在对应的磁齿轮动子铁芯的内表面间隔开设有若干个内槽，在各内槽内部均放置直流励磁绕组；
各磁齿轮动子铁芯相邻位置处的内槽之间均形成铁芯齿；
在其中若干个铁芯齿的内端部表面均嵌入安装有低矫顽力铝镍钴永磁体，相邻的低矫顽力铝镍钴永磁体之间均间隔有一铁芯齿并形成交替极结构；
调磁定子由相互水平同轴固连的若干个导磁极片和非导磁片交替排列构成。
在上述任一方案中优选的是，永磁同步直线电机单元的永磁动子上的各高矫顽力钕铁硼永磁体以内嵌或表贴的方式安装在永磁动子铁芯上。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子和调磁定子之间形成第一层气隙；调磁定子和对位位置处的高速动子单元之间形成第二层气隙；其中，高速动子单元包括磁齿轮高速动子、隔磁磁障和永磁动子；高速动子单元和电枢定子之间形成第三层气隙。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子与外部的浮筒刚性连接并形成一体结构，发电机与浮筒构成的整体结构的固有频率为ωc。
在上述任一方案中优选的是，所述变速直线磁齿轮单元在轴向有效长度内，磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子的低矫顽力铝镍钴永磁体极对数分别为p1和p2，调磁定子中导磁极片的数量为ps，三者满足约束关系ps=p1+p2，则变速直线磁齿轮单元的传动比Gr=-p1/p2，其中，负号代表变速直线磁齿轮单元的双动子结构的运动方向相反。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子运行速度为vl，基于磁场调制原理，将磁齿轮低速动子的运动转变成为有效谐波磁场的高速运动；高速动子单元与高速谐波磁场耦合，以vh=Gr×vl的速度运行，即实现磁齿轮增速效应。
在上述任一方案中优选的是，为了获得所需要的传动比Gr，通常保持调磁定子中导磁极片的数量ps不变，改变变速直线磁齿轮单元的磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子的低矫顽力铝镍钴永磁体极对数p1和p2，采用H桥电路给双动子结构上的直流励磁绕组施加电流脉冲，控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体磁化或去磁，实现变极。
在上述任一方案中优选的是，所述高速动子单元由磁齿轮高速动子和永磁动子组成且二者通过隔磁磁障实现并联耦合。
在上述任一方案中优选的是，将直流励磁绕组置于变速直线磁齿轮单元的双动子结构上，每个直流励磁绕组只针对其对应的一块低矫顽力铝镍钴永磁体进行充磁或去磁。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明设置的变速直线磁齿轮单元的传动比可调，可以实现根据波浪变化调节发电机传动比，使外部的浮筒波能捕获装置与入射波发生多次共振，其宽频捕能特性，可以使波能捕获装置在较宽频率范围内的波浪条件下获得较好的捕能效率，提高直驱式变速波浪发电机发电效率。
2、本波浪发电用变速永磁直线发电机具有低速直驱和高速设计的创新点，能够利用变速直线磁齿轮单元的增速效应，加快发电机驱动速度，有效提高直驱式变速波浪发电机的功率密度和效率。
3、同样地，本波浪发电用变速永磁直线发电机结构具备永磁同步电机高功率因数的优良特性。
4、本发明专利的波浪发电用变速永磁直线发电机具有过负荷保护特性；磁齿轮高速动子、磁齿轮低速动子在变速直线磁齿轮单元的过负荷时可以自动滑开，切断输入与输出之间的联系，增加波浪发电机的可靠性和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的变速永磁直线发电机结构示意图。
图中，1、磁齿轮低速动子；2、调磁定子；3、磁齿轮高速动子；4、隔磁磁障；5、永磁动子；6、电枢定子；7、高速动子单元；8、高矫顽力钕铁硼永磁体；9、永磁动子铁芯；10、交流电枢绕组；11、电枢铁心；12、磁齿轮动子铁芯；13、直流励磁绕组；14、低矫顽力铝镍钴永磁体；15、交替极结构；16、导磁极片；17、非导磁片；18、第一层气隙；19、第二层气隙；20、第三层气隙；21、变速直线磁齿轮单元；22、永磁同步直线电机单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明具体结构如图1中所示。
实施例1：一种波浪发电用变速永磁直线发电机，所述变速永磁直线发电机由变速直线磁齿轮单元21、永磁同步直线电机单元22并联耦合组成；所述变速直线磁齿轮单元21包括双动子结构和调磁定子2；所述永磁同步直线电机单元22包括永磁动子5和电枢定子6，其中，永磁动子5由永磁动子铁芯9和若干个安装在永磁动子铁芯9上的高矫顽力钕铁硼永磁体8组成；电枢定子6包括电枢铁心11，在电枢铁心11的长度方向上间隔设置有若干个铁心槽，在各铁心槽内均安装有对应的交流电枢绕组10。本发明中设计的变速直线磁齿轮单元21的传动比可调，可以实现根据波浪变化调节发电机传动比，使外部的浮筒波能捕获装置与入射波发生多次共振，其宽频捕能特性，可以使波能捕获装置在较宽频率范围内的波浪条件下获得较好的捕能效率，提高直驱式变速波浪发电机发电效率；同样地，具有低速直驱和高速设计的创新点，能够利用变速直线磁齿轮单元21的增速效应，加快发电机驱动速度，有效提高直驱式变速波浪发电机的功率密度和效率。
所述变速永磁直线发电机采用平板型或圆筒型的结构设计。
在上述任一方案中优选的是，所述双动子结构包括磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3，磁齿轮低速动子1与磁齿轮高速动子3相对于调磁定子2间隔设置；磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3均由位于调磁定子2外侧的磁齿轮动子铁芯12组成，在对应的磁齿轮动子铁芯12的内表面间隔开设有若干个内槽，在各内槽内部均放置直流励磁绕组13；各磁齿轮动子铁芯12相邻位置处的内槽之间均形成铁芯齿；在其中若干个铁芯齿的内端部表面均嵌入安装有低矫顽力铝镍钴永磁体14，相邻的低矫顽力铝镍钴永磁体14之间均间隔有一铁芯齿并形成交替极结构15；调磁定子2由相互水平同轴固连的若干个导磁极片16和非导磁片17交替排列构成。每块低矫顽力铝镍钴永磁体14与相邻铁芯齿构成一对磁极，使得低矫顽力铝镍钴永磁体14的极对数等于低矫顽力铝镍钴永磁体14片数。
在上述任一方案中优选的是，各高矫顽力钕铁硼永磁体8以内嵌或表贴的方式安装在永磁动子铁芯9上。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子1和调磁定子2之间形成第一层气隙18；调磁定子2和对位位置处的高速动子单元7之间形成第二层气隙19；其中，高速动子单元7包括磁齿轮高速动子3、隔磁磁障4和永磁动子5；高速动子单元7和电枢定子6之间形成第三层气隙20。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子1与外部的浮筒刚性连接并形成一体结构，发电装置的固有频率为ωc。工作时，采集波浪特征参数，得到入射波频率ωw，根据波浪频率ωw的变化，调节发电机传动比Gr，调整发电装置固有频率ωc，使得ωc=ωw；入射波与外部的浮筒在宽频范围内发生多次共振，有效拓宽捕能频带，即基于变速永磁直线发电机的宽频捕能机理。
变速永磁直线发电机的磁齿轮低速动子与波能捕获装置例如浮筒刚性连接，发电机与浮筒形成统一整体，其固有频率为ωc。采集波浪特征参数，得到入射波频率ωw。变速永磁直线发电机能够根据波浪频率ωw变化，调节发电机传动比Gr，进而调整发电装置固有频率ωc，迫使ωc=ωw，入射波与波能捕获装置在宽频范围内发生多次共振，有效拓宽捕能频带，即基于变速永磁直线发电机的“宽频捕能机理”。
在上述任一方案中优选的是，在轴向有效长度内，磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3的低矫顽力铝镍钴永磁体14极对数分别为p1和p2，调磁定子2中导磁极片16的数量为ps，三者满足约束关系ps=p1+p2，则变速直线磁齿轮单元21的传动比Gr=-p1/p2，其中，负号代表变速直线磁齿轮单元21的双动子结构的运动方向相反。其中，p1和p2均为自然数。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子1运行速度为vl，基于磁场调制原理，将磁齿轮低速动子1的运动转变成为有效谐波磁场的高速运动；高速动子单元7与高速谐波磁场耦合，最终以vh=Gr×vl的速度运行，即实现磁齿轮增速效应。
在上述任一方案中优选的是，为了获得所需要的传动比Gr，通常保持调磁定子2中导磁极片的数量ps不变，改变变速直线磁齿轮单元21的磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3的低矫顽力铝镍钴永磁体14极对数p1和p2，采用H桥电路给双动子结构上的直流励磁绕组13施加电流脉冲，控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体14磁化或去磁，实现变极。通过控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体14磁化或去磁实现变极，能够根据波浪频率变化，调节发电机速比，使入射波与波能捕获装置在宽频范围内发生多次共振，有效拓宽捕能频带，改善波能捕获效率，提高直驱式变速波浪发电系统效率；同时其兼具磁齿轮增速优点，波浪的低速运动经磁齿轮增速后，由高速动子单元7驱动永磁同步直线电机单元22，提升发电机的功率密度和效率。
在上述任一方案中优选的是，所述高速动子单元7由磁齿轮高速动子3和永磁动子5组成且二者通过隔磁磁障4实现并联耦合。隔磁磁障4的设计可以有效地避免在正常运行过程中低矫顽力铝镍钴永磁体14意外退磁。
在上述任一方案中优选的是，将直流励磁绕组13置于变速直线磁齿轮单元21的双动子结构上，每个直流励磁绕组13只针对其对应的一块低矫顽力铝镍钴永磁体14进行充磁或去磁。变速永磁直线发电机中变速直线磁齿轮单元21的结构部分，将直流励磁绕组13置于双动子结构上，控制算法简单，无需位置检测，因而降低了磁化或去磁过程中的控制复杂度。
实施例2：一种波浪发电用变速永磁直线发电机，所述变速永磁直线发电机由变速直线磁齿轮单元21、永磁同步直线电机单元22并联耦合组成；
所述变速直线磁齿轮单元21包括双动子结构和调磁定子2；
所述永磁同步直线电机单元22包括永磁动子5和电枢定子6，其中，永磁动子5由永磁动子铁芯9和若干个安装在永磁动子铁芯9上的高矫顽力钕铁硼永磁体8组成；电枢定子6包括电枢铁心11，在电枢铁心11的长度方向上间隔设置有若干个铁心槽，在各铁心槽内均安装有对应的交流电枢绕组10。
本发明中设计的变速直线磁齿轮单元21的传动比可调，可以实现根据波浪变化调节发电机传动比，使外部的浮筒波能捕获装置与入射波发生多次共振，其宽频捕能特性，可以使波能捕获装置在较宽频率范围内的波浪条件下获得较好的捕能效率，提高直驱式变速波浪发电机发电效率；同样地，具有低速直驱和高速设计的创新点，能够利用变速直线磁齿轮单元的增速效应，加快发电机驱动速度，有效提高直驱式变速波浪发电机的功率密度和效率。
所述变速永磁直线发电机采用平板型或圆筒型的结构设计。
在上述任一方案中优选的是，所述双动子结构包括磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3，磁齿轮低速动子1与磁齿轮高速动子3相对于调磁定子2间隔设置；
磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3均由位于调磁定子2外侧的磁齿轮动子铁芯12组成，在对应的磁齿轮动子铁芯12的内表面间隔开设有若干个内槽，在各内槽内部均放置直流励磁绕组13；
各磁齿轮动子铁芯12相邻位置处的内槽之间均形成铁芯齿；
在其中若干个铁芯齿的内端部表面均嵌入安装有低矫顽力铝镍钴永磁体14，相邻的低矫顽力铝镍钴永磁体14之间均间隔有一铁芯齿并形成交替极结构15；
调磁定子2由相互水平同轴固连的若干个导磁极片16和非导磁片17交替排列构成。
每块低矫顽力铝镍钴永磁体14与相邻铁芯齿构成一对磁极，使得低矫顽力铝镍钴永磁体14的极对数等于低矫顽力铝镍钴永磁体14片数。
在上述任一方案中优选的是，各高矫顽力钕铁硼永磁体8以内嵌或表贴的方式安装在永磁动子铁芯9上。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子1和调磁定子2之间形成第一层气隙18；调磁定子2和对位位置处的高速动子单元7之间形成第二层气隙19；其中，高速动子单元7包括磁齿轮高速动子3、隔磁磁障4和永磁动子5；高速动子单元7和电枢定子6之间形成第三层气隙20。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子1与外部的浮筒刚性连接并形成一体结构，磁齿轮低速动子1的固有频率为ωc。
工作时，采集波浪特征参数，得到入射波频率ωw，根据波浪频率ωw的变化，调节发电机传动比Gr，调整发电装置固有频率ωc，使得ωc=ωw；入射波与外部的浮筒在宽频范围内发生多次共振，有效拓宽捕能频带，即基于变速永磁直线发电机的宽频捕能机理。
在上述任一方案中优选的是，在轴向有效长度内，磁齿轮低速动子1、高速动子单元7的低矫顽力铝镍钴永磁体14极对数分别为p1和p2，调磁定子2中导磁极片16的数量为ps，三者满足约束关系ps=p1+p2，则变速直线磁齿轮单元21的传动比Gr=-p1/p2，其中，负号代表变速直线磁齿轮单元21的双动子结构的运动方向相反。其中，p1和p2均为自然数。
在上述任一方案中优选的是，磁齿轮低速动子1运行速度为vl，基于磁场调制原理，将磁齿轮低速动子1的运动转变成为有效谐波磁场的高速运动；高速动子单元7与高速谐波磁场耦合，最终以vh=Gr×vl的速度运行，即实现磁齿轮增速效应。
在上述任一方案中优选的是，为了获得所需要的传动比Gr，通常保持调磁定子2中导磁极片的数量ps不变，改变变速直线磁齿轮单元21的磁齿轮低速动子1、磁齿轮高速动子3的低矫顽力铝镍钴永磁体14极对数p1和p2，采用H桥电路给双动子结构上的直流励磁绕组13施加电流脉冲，控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体14磁化或去磁，实现变极。
本发明通过控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体14磁化或去磁实现变极，能够根据波浪频率变化，调节发电机速比，使入射波与波能捕获装置在宽频范围内发生多次共振，有效拓宽捕能频带，改善波能捕获效率，提高直驱式变速波浪发电系统效率；同时其兼具磁齿轮增速优点，波浪的低速运动经磁齿轮增速后，由高速动子单元7驱动永磁同步直线电机单元22，提升发电机的功率密度和效率。
在上述任一方案中优选的是，所述高速动子单元7由磁齿轮高速动子3和永磁动子5组成且二者通过隔磁磁障4实现并联耦合。
可以有效地避免在正常运行过程中低矫顽力铝镍钴永磁体14意外退磁。
在上述任一方案中优选的是，将直流励磁绕组13置于变速直线磁齿轮单元21的双动子结构上，每个直流励磁绕组13只针对其对应的一块低矫顽力铝镍钴永磁体14进行充磁或去磁。
变速永磁直线发电机中变速直线磁齿轮单元21的结构部分，将直流励磁绕组13置于双动子结构上，控制算法简单，无需位置检测，因而降低了磁化或去磁过程中的控制复杂度。
变速直线磁齿轮单元21的双动子结构上的低矫顽力铝镍钴永磁体14采用表面嵌入、交替极拓扑的方式，以减小气隙有效长度，提高磁路磁导，减小所需磁动势和铜损耗；同时降低磁化过程中相邻低矫顽力铝镍钴永磁体14之间的磁场干扰。
其双动子结构上的低矫顽力铝镍钴永磁体14采用表面嵌入交替极拓扑。相较于表贴式永磁结构，表面嵌入式使得磁化/去磁低矫顽力铝镍钴永磁体14时有效气隙长度减小，提高磁路中磁导，因而所需磁动势和铜损耗减小。利用励磁绕组对低矫顽力铝镍钴永磁体14进行充/去磁时，交替极设计降低了相邻低矫顽力铝镍钴永磁体14之间的磁场干扰，总体可靠性获得提升。
调磁定子2由铁磁极片和非导磁材料间隔排列构成，其中导磁材料构成主磁通回路；非导磁材料可以降低两动子上相对低矫顽力铝镍钴永磁体14之间的磁耦合。
低矫顽力铝镍钴永磁体14为长方形，优选铝镍钴材料，表面嵌入于变速直线磁齿轮单元21的双动子结构的铁心齿端。
高矫顽力永磁体8优选钕铁硼材料，形状为瓦型或长方形，可采用表贴或者内嵌方式置于永磁动子铁心，采用径向充磁、Halbach充磁或聚磁式。
直线磁齿轮的磁齿轮低速动子的低矫顽力铝镍钴永磁体14片数p1，高速动子单元的低矫顽力铝镍钴永磁体14片数p2，直流励磁绕组13组数为pw，其数值满足以下关系：p1=p2=pw=LCM(G1j,…,G1K)；
其中，选择的传动比为：G1j=LCM(ps-i,i)；i,j,k=1,2,…,ps-1。
所述的变速永磁直线发电机的最大特点是通过调节发电机传动比，改变装置固有频率以匹配入射波频率变化，二者在多个谐振频段均能实现谐振，可获得最大的波浪能吸收效率，这种共振特性使发电装置具备了较宽的捕能频带。所述的变速永磁直线发电机21的磁齿轮低速动子1与浮筒刚性连接，高速动子单元7驱动永磁直线电机21发电。
发电机与浮筒形成统一整体，其固有频率ωc可以表示为:。
式中：ρ为海水密度，g为重力加速度，r为浮筒半径，ks为弹簧系数，Gr为所述的变速永磁直线发电机传动比，mb为浮筒质量，mt为发电机动子质量，ma为附加质量。
根据水文观测采集到的波浪特征参数，得到入射波频率ωw，根据上述公式可以看出，通过改变所述的变速永磁直线发电机的传动比Gr，可以调整固有频率ωc，满足共振条件ωc=ωw时，波能捕获装置捕能最大化。采用H桥电路给发电机双动子结构上的励磁绕组施加电流脉冲，控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体14磁化或去磁，改变双动子结构上低矫顽力铝镍钴永磁体14的极对数，即可获得所需要的传动比Gr来匹配波浪的变化，在宽频范围内驱使波能捕获装置与波浪发生多次共振，提高波能转换效率平均值，从而改善直驱式变速波浪发电系统效率。
当波浪频率变化过于频繁时，所述的变速永磁直线发电机速比数目应该足够多以覆盖整个波浪频谱。将波浪频率分成几个区段，并设计相应的速比来匹配这些频段。速比变化的频率取决于可调速比的数目和海况。速比Gr>1的情况，共振频率将向低频方向变化，以匹配低频波浪运动。随着变速永磁直线发电机的速比增大，共振频率下降，在不同波浪频率下，波能捕获装置均能实现波能最大捕获。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：所述变速永磁直线发电机由变速直线磁齿轮单元、永磁同步直线电机单元并联耦合组成；
所述变速直线磁齿轮单元包括双动子结构和调磁定子；
所述永磁同步直线电机单元包括永磁动子和电枢定子，其中，永磁动子由永磁动子铁芯和若干个安装在永磁动子铁芯上的高矫顽力钕铁硼永磁体组成；电枢定子包括电枢铁心，在电枢铁心的长度方向上间隔设置有若干个铁心槽，在各铁心槽内均安装有对应的交流电枢绕组。
2.根据权利要求1所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：所述变速直线磁齿轮单元的双动子结构包括磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子，磁齿轮低速动子与磁齿轮高速动子相对于调磁定子间隔设置；
磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子均由位于调磁定子外侧的磁齿轮动子铁芯组成，在对应的磁齿轮动子铁芯的内表面间隔开设有若干个内槽，在各内槽内部均放置直流励磁绕组；
各磁齿轮动子铁芯相邻位置处的内槽之间均形成铁芯齿；
在其中若干个铁芯齿的内端部表面均嵌入安装有低矫顽力铝镍钴永磁体，相邻的低矫顽力铝镍钴永磁体之间均间隔有一铁芯齿并形成交替极结构；
调磁定子由相互水平同轴固连的若干个导磁极片和非导磁片交替排列构成。
3.根据权利要求2所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：永磁同步直线电机单元的永磁动子上的各高矫顽力钕铁硼永磁体以内嵌或表贴的方式安装在永磁动子铁芯上。
4.根据权利要求3所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于： 磁齿轮低速动子和调磁定子之间形成第一层气隙；调磁定子和对位位置处的高速动子单元之间形成第二层气隙；其中，高速动子单元包括磁齿轮高速动子、隔磁磁障和永磁动子；高速动子单元和电枢定子之间形成第三层气隙。
5.根据权利要求4所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：磁齿轮低速动子与外部的浮筒刚性连接并形成一体结构，发电机与浮筒构成的整体结构的固有频率为ωc。
6.根据权利要求5所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：所述变速直线磁齿轮单元在轴向有效长度内，磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子的低矫顽力铝镍钴永磁体极对数分别为p1和p2，调磁定子中导磁极片的数量为ps，三者满足约束关系ps=p1+p2，则变速直线磁齿轮单元的传动比Gr=-p1/p2，其中，负号代表变速直线磁齿轮单元的双动子结构的运动方向相反。
7.根据权利要求6所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：磁齿轮低速动子运行速度为vl，基于磁场调制原理，将磁齿轮低速动子的运动转变成为有效谐波磁场的高速运动；高速动子单元与高速谐波磁场耦合，以vh=Gr×vl的速度运行，即实现磁齿轮增速效应。
8.根据权利要求7所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：为了获得所需要的传动比Gr，通常保持调磁定子中导磁极片的数量ps不变，改变变速直线磁齿轮单元的磁齿轮低速动子、磁齿轮高速动子的低矫顽力铝镍钴永磁体极对数p1和p2，采用H桥电路给双动子结构上的直流励磁绕组施加电流脉冲，控制对应的低矫顽力铝镍钴永磁体磁化或去磁，实现变极。
9.根据权利要求8所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：所述高速动子单元由磁齿轮高速动子和永磁动子组成且二者通过隔磁磁障实现并联耦合。
10.根据权利要求9所述的一种波浪发电用变速永磁直线发电机，其特征在于：将直流励磁绕组置于变速直线磁齿轮单元的双动子结构上，每个直流励磁绕组只针对其对应的一块低矫顽力铝镍钴永磁体进行充磁或去磁。
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