CN208754164U - 一种圆筒型永磁直线发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆筒型永磁直线发电装置，包括金属杆、防护壳体和承托板，防护壳体的上端开设有上槽口，且防护壳体的下端开设有下槽口，所述防护壳体的内部设置有腔体，且腔体的上端与上槽口相互连接，所述金属杆分别从上槽口和下槽口中贯穿，且金属杆的下端与浮体的中心相互固定，并且金属杆的外侧固定有动子铁芯，所述防护壳体通过下表面安装的弹簧与浮体相互连接，所述承托板固定在第二腔体的内壁上，且承托板的上方放置有定子铁芯。该圆筒型永磁直线发电装置，防护壳体因连接了弹簧可以在波浪里起伏，浮板通过金属杆带动动子铁芯上下移动，动子铁芯与定子铁芯做相对运动，起到切割磁感线运动。

Description

一种圆筒型永磁直线发电装置

技术领域

本实用新型涉及海洋波浪能发电技术领域，具体为一种圆筒型永磁直线发电装置。

背景技术

当前，世界面临能源枯竭的危险而波浪能是一种储量丰富、分布广泛的可再生清洁能源,开发利用波浪能具有广阔的应用前景。我国是海洋大国，海岸线总长度超过3.2万公里，沿海平均波高在1m左右，估计波浪能蕴藏量可达1.5亿千瓦，可利用装机容量约为3000～5000万千瓦，波能利用潜能约为2～7kW/m，可见我国可利用波浪能极为丰富。

波浪发电有主要有四种方式：液压式、气压式、机械式、直驱式。前三者使用旋转电机，需要中间传动装置，波浪升沉运动转换为旋转运动发电，但结构复杂、损耗大、效率低。直驱式采用直线电机，不需传动结构即可直接把波浪能转换为电能。直线电机的波浪能发电装置具有效率高、结构简单以及安装维护简易等特点。由于波浪直驱具有推力大、速度低的特点，而直线电机易受定位力、端部效应等因素影响，使得直驱式波浪发电相对于其他电机发电功率密度较低、效率不高的缺点，因此，改善直线电机结构，研制出高功率高密度的直线发电机，对实现波浪能部分替代不可再生能源具有十分重要的理论意义和现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种圆筒型永磁直线发电装置，以解决上述背景技术中提出由于波浪直驱具有推力大、速度低的特点，而直线电机易受定位力、端部效应等因素影响，使得直驱式波浪发电相对于其他电机发电功率密度较低、效率不高等缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种圆筒型永磁直线发电装置，包括金属杆、防护壳体和承托板，防护壳体的上端开设有上槽口，且防护壳体的下端开设有下槽口，所述防护壳体的内部设置有第一腔体，且第一腔体的上端与上槽口相互连接，且第一腔体的下方连接有第二腔体，并且第二腔体与下方的下槽口贯通连接，所述金属杆分别从上槽口和下槽口中贯穿，且金属杆的下端与浮体的中心相互固定，并且金属杆的外侧固定有动子铁芯，所述防护壳体通过下表面安装的弹簧与浮体相互连接，所述承托板固定在第二腔体的内壁上，且承托板的上方放置有定子铁芯。

优选的，所述动子铁芯由永磁铁组构成，且永磁铁组以Halbach阵列分布。

优选的，所述上槽口与下槽口的口径相等，且两者分别与金属杆构成滑动结构。

优选的，所述定子铁芯是由支撑套筒、叠片、铝环和绕组构成的，且叠片的下方连接有铝环，铝环的外侧缠绕有绕组，同时叠片固定在支撑套筒的外侧。

优选的，所述支撑套筒的内径大于动子铁芯的外径。

优选的，所述叠片采用硅钢片材质，且其与铝环呈间隔分布，并且叠片共设置有7个。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该圆筒型永磁直线发电装置，

1.由于动子铁芯由多个永磁体以Halbach阵列构成，而在永磁体数量相同的条件下Halbach阵列具有更大的磁通密度，且链接绕组的磁感线更多，气隙磁场变化平缓，更具有正弦性，从而使得发电功率更高且谐波含量少。

2.防护壳体因连接了弹簧可以在波浪里起伏，在密封壳体起伏时，固定在金属杆上的动子就会随金属杆的运动而与卡在圆筒型密封壳体内的定子形成相对运动，此时的两根弹簧6被拉伸，或者被压缩，波浪的能量就存储到两根弹簧组成的弹簧机构内，因此该弹簧就具备了机械势能。在密封壳体不断的起伏过程中，两根弹簧就不断地释放能量，从而保证动子相对定子平稳运动，使得线圈绕组持续切割以Halbach阵列构成的永磁体阵列的磁力线，从而在线圈绕组中产生感应电流，达到发电的目的，同时使得整个装置的轴向电磁力较小，这样就大大减小运行过程中噪声和振动对电机的性能影响。

3.本实用新型的叠片采用硅钢片材质，且叠片之间用铝环连接，使磁感线更加集中密集在叠片的内部，增大有效磁链，有利于增大发电功率。

4.本实用新型的外壳设计巧妙，采用圆筒型结构设计，圆周的初级和次级间的相互吸力四周相互抵消，大大减小了该装置径向吸力，且兼有防水保护、形成磁轭的作用，还能降低永磁体与硅钢片吸合可能性。

5.本实用新型的反电动势和绕组磁链波形有很好的正弦性，便于电能的后处理与并网。

6.本实用新型直接由浮体驱动，无需中间传动结构，减少中间机械损耗，提高发电效率，且结构简单，制造方便，适用性强，适合推广应用。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型防护壳体结构示意图；

图3为本实用新型定子铁芯结构示意图；

图4为本实用新型动子铁芯排列与绕组结构示意图。

图1-3中：1、金属杆；2、动子铁芯；21、永磁铁组；3、防护壳体；31、上槽口；32、下槽口；33、第一腔体；34、第二腔体；4、定子铁芯；41、支撑套筒；42、叠片；43、铝环；44、绕组；5、出线口；6、弹簧；7、浮体；8、承托板。

图4中：

箭头表示永磁铁N极指向S极；

ABC表示三相交流电；

A+B+C+表示三相交流电的正极；

A-B-C-表示三相交流电的负极。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种圆筒型永磁直线发电装置，包括金属杆1、动子铁芯2、永磁铁组21、防护壳体3、上槽口31、下槽口32、第一腔体33、第二腔体34、定子铁芯4、支撑套筒41、叠片42、铝环43、绕组44、出线口5、弹簧6、浮体7和承托板8，防护壳体3的上端开设有上槽口31，且防护壳体3的下端开设有下槽口32，上槽口31与下槽口32的口径相等，且两者分别与金属杆1构成滑动结构，浮体7受到浮力的作用，带动金属杆1进行上下移动，金属杆1在上槽口31、下槽口32中进行移动，使得金属杆1始终以垂直线性升降，便于带动动子铁芯2进行移动；

防护壳体3的内部设置有第一腔体33，且第一腔体33的上端与上槽口31相互连接，且第一腔体33的下方连接有第二腔体34，并且第二腔体34与下方的下槽口32贯通连接，金属杆1分别从上槽口31和下槽口32中贯穿，且金属杆1的下端与浮体7的中心相互固定，并且金属杆1的外侧固定有动子铁芯2，动子铁芯2由永磁铁组21构成，且永磁铁组21以Halbach阵列分布，提高感应电流，从而提高发电的效率；

防护壳体3通过下表面安装的弹簧6与浮体7相互连接，承托板8固定在第二腔体34的内壁上，且承托板8的上方放置有定子铁芯4，定子铁芯4是由支撑套筒41、叠片42、铝环43和绕组44构成的，且叠片42的下方连接有铝环43，铝环43的外侧缠绕有绕组44，同时叠片42固定在支撑套筒41的外侧，使得磁感线全部聚集在叠片42的内部，从而提高了发电效率，支撑套筒41的内径大于动子铁芯2的外径，动子铁芯2在支撑套筒41的内部进行上下移动，从而对磁感线进行切割，产生的电流；

叠片42采用硅钢片材质，且其与铝环43呈间隔分布，并且叠片42共设置有7个，硅钢片材质便于对磁感线进行聚集，同时与外侧缠绕的绕组44构成很好的正弦性，方便后序对电能的收集。

工作原理：将装置投放在海面上，在防护壳体3的外侧安装管扣，使得防护壳体3与海面上的固定网进行固定，并且浮体7浮在海面上，将定子铁芯4的导线通过出线口5排出与外置的电器进行连接固定;

浮体7漂浮在海面上，在波浪作用下，浮体7顺着海浪做升沉运动。

当波峰来临时，浮体7向上做直线运动，弹簧6受压力收缩，同时驱动固定连接的金属杆1，从而使连接的动子铁芯2向上运动，动子铁芯2随着金属杆1进入第一腔体33内部，由于防护壳体3内部的定子铁芯4为固定状态，即动子铁芯2向上移动时与定子铁芯4做相对运动，切割磁感线产生感应电动势；

当波谷来临时，金属杆1与动子铁芯2在弹簧拉力及重力双重作用下，动子铁芯2也随之向下移动，随浮体7向下做直线运动，定子铁芯4与动子铁芯2再次发生相对运动，做切割磁感线运动，产生感应电动势。电动势通过导线排出，便于对电能进行收集利用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种圆筒型永磁直线发电装置，包括金属杆(1)、防护壳体(3)和承托板(8)，其特征在于：所述防护壳体(3)的上端开设有上槽口(31)，且防护壳体(3)的下端开设有下槽口(32)，所述防护壳体(3)的内部设置有第一腔体(33)，且第一腔体(33)的上端与上槽口(31)相互连接，且第一腔体(33)的下方连接有第二腔体(34)，并且第二腔体(34)与下方的下槽口(32)贯通连接，所述金属杆(1)分别从上槽口(31)和下槽口(32)中贯穿，且金属杆(1)的下端与浮体(7)的中心相互固定，并且金属杆(1)的外侧固定有动子铁芯(2)，所述防护壳体(3)通过下表面安装的弹簧(6)与浮体(7)相互连接，且防护壳体(3)的侧边开设有出线口(5)，所述承托板(8)固定在第二腔体(34)的内壁上，且承托板(8)的上方放置有定子铁芯(4)。

2.根据权利要求1所述的一种圆筒型永磁直线发电装置，其特征在于：所述动子铁芯(2)由永磁铁组(21)构成，且永磁铁组(21)以Halbach阵列分布。

3.根据权利要求1所述的一种圆筒型永磁直线发电装置，其特征在于：所述上槽口(31)与下槽口(32)的口径相等，且两者分别与金属杆(1)构成滑动结构。

4.根据权利要求1所述的一种圆筒型永磁直线发电装置，其特征在于：所述定子铁芯(4)是由支撑套筒(41)、叠片(42)、铝环(43)和绕组(44)构成的，且叠片(42)的下方连接有铝环(43)，铝环(43)的外侧缠绕有绕组(44)，同时叠片(42)固定在支撑套筒(41)的外侧。

5.根据权利要求4所述的一种圆筒型永磁直线发电装置，其特征在于：所述支撑套筒(41)的内径大于动子铁芯(2)的外径。

6.根据权利要求4所述的一种圆筒型永磁直线发电装置，其特征在于：所述叠片(42)采用硅钢片材质，且其与铝环(43)呈间隔分布，并且叠片(42)共设置有7个。