CN202276268U - 一种永磁同步直线发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种永磁同步直线发电机，包括四个初级定子、一个次级动子及动子承载机构，所述四个初级定子以两两对称地布置在所述次级动子的四周外侧，每个初级定子与相对的次级动子的侧面之间设有相同的气隙，以构成四个相互独立的扁平型直线发电机，所述动子承载机构设在所述次级动子上，使所述次级动子沿同一轴线运动。本实用新型的永磁同步直线发电机适应海浪发电的要求，能高效的将海浪能转换成电能，具有结构紧凑、运行可靠等特点。在相同的发电条件下，本发电机的发电容量是单边扁平型直线发电机的四倍。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可用于海浪发电的发电机，具体涉及一种永磁同步直线发电机。
背景技术
随着煤、石油等不可再生能源的日益减少及其造成的环境污染问题的日益严重，开发利用可再生能源已成为国际社会解决人类生存问题的战略选择。海浪能作为一种清洁无污染的可再生能源，是各国发展新能源的重点领域之一。据估算，中国的海浪能储备每年可供发电110万亿千瓦时，其开发和利用的前景非常广阔。
海浪发电技术，就是将海洋波浪的动能通过相关的中间环节转化为易于利用的电能的过程，动力是利用海浪的升降产生的动能、势能发电，它是可再生的能量发电方法之一。在海浪发电领域，相比于传统的旋转发电机，直线发电机可以将海浪的直线运动直接转换成电能而不需要通过任何中间转换机构，明显更具有竞争力。因此，高效、可靠、合理、简单可行的海浪发电直线发电机是海浪发电市场的需求。
现有的以海浪作为动力的发电机的结构有多种，如专利号为200810020658.3公开了海浪直线发电机包括初级定子及次级动子，其中，次级动子的两边分别上下地设置两块极性相反的永磁体，初级定子有两个并对称地位于次级动子的两边，用气隙隔开，次级动子两边的磁路由非导磁材料隔开。该技术方案虽然结构紧凑并能节约永磁体的用量，但是，能量转换率不高，因此不能得到最大化的发电容量。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种永磁同步直线发电机，它能适应海浪发电的要求，能高效的将海浪能转换成电能，具有结构紧凑、运行可靠等特点。
实现上述目的的技术方案是：一种永磁同步直线发电机，包括四个初级定子、一个次级动子及动子承载机构。其中，所述四个初级定子以两两对称地布置在所述次级动子的四周外侧，每个初级定子与相对的次级动子的侧面之间保持相同的气隙，以构成四个相互独立的扁平型直线发电机；所述动子承载机构包括两套直线轴组件，该两套直线轴组件以所述次级动子的中心线为对称轴中心对称地安装在所述次级动子上，使所述次级动子沿同一轴线运动。
上述的永磁同步直线发电机，其中，所述每个初级定子包括初级定子铁心及嵌设在初级定子铁心上的初级三相绕组；所述次级动子包括一箱体及四组永磁体，所述箱体为一横截面为正四边形的中空壳体，该箱体的四个侧面上分别以上下方向开设一组定位槽，该箱体的上下端面上分别以中心对称的方式对应地开设两个安装孔；所述四组永磁体以两两对称的方式一一安装在所述箱体的四个侧面上的安装槽中，每组永磁体按相邻的永磁体极性相反的方式上下排列，并且相邻两组永磁体在同一水平位置上的永磁体的极性也相反；所述每套直线轴组件包括一对分别固定在所述箱体上下端面上的安装孔中的直线轴承及一根穿插在该一对直线轴承中并且两头露出所述箱体上下端面的直线轴。
上述的永磁同步直线发电机，其中，所述初级定子的高度为所述箱体的高度的四分之一至二分之一。
上述的永磁同步直线发电机，其中，所述两个安装孔开设在所述箱体上下端面的同一条对角线上。
上述的永磁同步直线发电机，其中，所述气隙为2～4mm。
本实用新型的永磁同步直线发电机的技术方案，采用将四个初级定子以两两对称地布置在次级动子的四周外侧，并且采用两套中心对称地安装在次级动子上的直线轴组件作为动子承载机构，在次级动子运动时保证每个初级定子与相对的次级动子的侧面之间具有相同的气隙，使每个初级定子和它对应的次级动子侧面上的永磁体分别构成一个扁平型直线发电机，因此构成四个扁平型直线发电机。本实用新型的永磁同步直线发电机适用于海浪发电领域，该发电机结构紧凑，制造成本低，运行可靠，能量转换效率高，在相同的发电条件下，本发电机的发电容量是单边扁平型直线发电机的四倍。
附图说明
图1为本实用新型的永磁同步直线发电机的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3a为本实用新型的永磁同步直线发电机中次级动子的箱体结构示意图；
图3b为图3a的俯视图；
图4为本实用新型的永磁同步直线发电机中每套直线轴组件的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图4，本实用新型的永磁同步直线发电机，包括四个初级定子1、一个次级动子2及动子承载机构，其中：
每个初级定子1包括初级定子铁心11及嵌设在初级定子铁心11上的初级三相绕组12；
次级动子2包括一箱体21及四组永磁体22，箱体21(见图3a和图3b)为一横截面为正四边形的中空壳体，由钢板部件焊接构成，该箱体21的四个侧面上分别以上下方向开设一组用于准确定位永磁体22的定位槽211，该箱体21的上下端面上分别对应地开设两个安装孔212，该两个安装孔212是以中心对称的方式开设在箱体21上下端面上的同一条对角线上；永磁体22的材料为钕铁硼；四组永磁体22以两两对称地一一安装在箱体21的四个侧面上的安装槽211中，每组永磁体22按相邻的永磁体极性相反的方式上下排列，并且相邻两组永磁体22在同一水平位置上的永磁体22的极性也相反；初级定子1的高度取决于发电机设计容量，次级动子2的高度必须大于两倍的初级定子1高度，因此初级定子1的高度为箱体21的高度的四分之一至二分之一；
四个初级定子1以两两对称地布置在次级动子2的四周外侧，每个初级定子1与相对的次级动子2的侧面之间保持相同的气隙，该气隙为2～4mm，以构成四个相互独立的扁平型直线发电机；这样的布局使运动的永磁体22与初级定子1间产生的法向力可以相互抵消，确保每个初级定子1与次级动子2间的气隙相等，确保发电机的可靠运行；
动子承载机构包括两套直线轴组件，直线轴承组件的运行特点是阻力小，精度高，具有足够的行走寿命和令人满意的承载能力；每套直线轴组件(见图4)包括一对分别固定在箱体21上下端面上的安装孔212中的直线轴承31及一根穿插在该一对直线轴承31中并且两头露出箱体21上下端面的直线轴32；两套直线轴承组件的排布结构可以有效的抵消两者之间产生的法向力。
由于两套直线轴组件是以次级动子2的中心线为对称轴中心对称地安装在次级动子2上，使次级动子2沿同一轴线运动，既能有效地约束次级动子2的行走路经，保证发电机运行时初级定子1和次级动子2之间的气隙保持不变，又能增加发电机本体的承载能力，提高发电机的可靠性。
本实用新型的永磁同步直线发电机的工作原理是：发电机上的初级定子1和动子承载机构中的直线轴32均固定于相对静止的载体；次级动子2与海浪能量传递系统连接，使次级动子2可以在直线轴承31的行程范围内自由行走。当海浪运动通过能量传递系统带动次级动子2运动时，永磁体22产生运动的磁场，运动的磁场被初级三相绕组12切割磁力线，从而在初级三相绕组12中产生感应电动势，最终通过初级定子1上的电缆向外供电。
本实用新型的永磁同步直线发电机的特点是：四个初级定子1分布在次级动子2的四周外侧，每个初级定子1和它对应的次级动子2侧面上的一组永磁体22分别构成一个扁平型直线发电机，因此构成四个扁平型直线发电机。由于四个初级定子1是以两两对称地布置在次级动子2的四周外侧，因此能有效地消除初级定子1与次级动子2之间产生的法向力对发电机运行的影响。当海浪运动通过传递系统带动次级动子2产生相对于初级定子1的往复直线运动时，次级动子2上的永磁体22产生运动的磁场，被安放在初级定子1的铁心上的初级绕组12切割磁力线，从而在初级绕组12中产生感应电动势，最终通过电缆向外供电。次级动子2一次运动的周期内，位于其四周外侧的四个初级定子1均产生感应电动势发电，因此能量转换效率高。在相同的发电条件下，本发电机的发电容量是单边扁平型直线发电机的四倍。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.一种永磁同步直线发电机，包括四个初级定子、一个次级动子及动子承载机构，其特征在于，
所述四个初级定子以两两对称地布置在所述次级动子的四周外侧，每个初级定子与相对的次级动子的侧面之间保持相同的气隙，以构成四个相互独立的扁平型直线发电机；
所述动子承载机构包括两套直线轴组件，该两套直线轴组件以所述次级动子的中心线为对称轴中心对称地安装在所述次级动子上，使所述次级动子沿同一轴线运动。
2.根据权利要求1所述的永磁同步直线发电机，其特征在于，
所述每个初级定子包括初级定子铁心及嵌设在初级定子铁心上的初级三相绕组；
所述次级动子包括一箱体及四组永磁体，所述箱体为一横截面为正四边形的中空壳体，该箱体的四个侧面上分别以上下方向开设一组定位槽，该箱体的上下端面上分别以中心对称的方式对应地开设两个安装孔；所述四组永磁体以两两对称的方式一一安装在所述箱体的四个侧面上的安装槽中，每组永磁体按相邻的永磁体极性相反的方式上下排列，并且相邻两组永磁体在同一水平位置上的永磁体的极性也相反；
所述每套直线轴组件包括一对分别固定在所述箱体上下端面上的安装孔中的直线轴承及一根穿插在该一对直线轴承中并且两头露出所述箱体上下端面的直线轴。
3.根据权利要求1所述的永磁同步直线发电机，其特征在于，所述初级定子的高度为所述箱体的高度的四分之一至二分之一。
4.根据权利要求1所述的永磁同步直线发电机，其特征在于，所述两个安装孔开设在所述箱体上下端面的同一条对角线上。
5.根据权利要求1所述的永磁同步直线发电机，其特征在于，所述气隙为2～4mm。
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