DE102009030175A1

DE102009030175A1 - Energy generation arrangement for use in seabed, has area and coil, which are arranged such that two ends of area are respectively arranged within and outside of active length of coil during reversal of linear movement

Info

Publication number: DE102009030175A1
Application number: DE200910030175
Authority: DE
Inventors: Ulrich Fass; Andreas Vath; Nik Scharmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2010-12-30

Abstract

The arrangement (1) has a linear generator (2) including a linear stator (3) and a linear rotor (4) with a carrier having an area provided with permanent magnets, where the area is linearly movable opposite to a coil (8) of the stator for energy generation under production of an alternating current. The area having permanent magnets and the coil are arranged such that two ends of the area are respectively arranged within and outside of an active length of the coil during reversal of linear movement (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiegewinnungsanordnung mit Lineargenerator. Der Lineargenerator weist einen linearen Stator und einen linearen Rotor auf. Der lineare Rotor enthält einen Permanentmagnete aufweisenden Träger, während der lineare Stator mindestens eine Spule aufweist. Zur Energiegewinnung ist ein Permanentmagnete aufweisender Bereich des Trägers unter Erzeugung von Wechselstrom gegenüber der Spule linear bewegbar.The The invention relates to an energy recovery arrangement with a linear generator. The linear generator has a linear stator and a linear rotor on. The linear rotor includes a permanent magnet having Carrier, while the linear stator at least has a coil. For energy is a permanent magnet having area of the carrier generating alternating current linearly movable relative to the coil.

Eine derartige Energiegewinnungsanordnung, die mit einem Schwimmkörper zusammenwirkt, ist aus der Druckschrift US 7,304,399 B1 bekannt. Dabei ist der Rotor mit dem Schwimmkörper verbunden, so dass Hebekräfte von dem Schwimmkörper auf den Rotor übertragen werden. Federelementmittel üben ihrerseits eine Kraft auf den Rotor in entgegen gesetzter Richtung zur Hebekraft aus. Dabei ist die Länge des Rotors kürzer als eine wirksame Länge einer Spulenanordnung, die aufeinander gestapelte Spulen aufweist, deren Achsen senkrecht zur Längsachse eines stabförmigen Permanentmagneten, der als Rotor dient, ausgerichtet sind und den stabförmigen Magneten umgeben.Such a power generation arrangement, which cooperates with a float, is from the document US Pat. No. 7,304,399 B1 known. In this case, the rotor is connected to the float, so that lifting forces are transmitted from the float to the rotor. Spring element means in turn exert a force on the rotor in the opposite direction to the lifting force. In this case, the length of the rotor is shorter than an effective length of a coil assembly having stacked coils whose axes are aligned perpendicular to the longitudinal axis of a rod-shaped permanent magnet serving as a rotor and surrounding the rod-shaped magnet.

Ein Nachteil dieser Energiegewinnungsanlage ist der kostenintensive Aufbau des Stators aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter Spulen, deren weichmagnetische Kerne orthogonal zur Längsachse des Rotors ausgerichtet sind. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Länge des Rotors deutlich kürzer ist als die Länge des Stators, so dass bei mittlerem Seegang bzw. mittlerem Wellenhub beide Enden des Rotors innerhalb der wirksamen Länge der Spulenanordnung angeordnet sind. Damit kommt es jeweils in den Umkehrpunkten nicht nur zu einer Abnahme der Stromgewinnung, sondern es können erhebliche elektrische Verluste bei der Bewegungsumkehr auftreten, da sich der mit Permanentmagneten bestückte Rotor während des gesamten Bewegungszyklus komplett im Stator befindet.One Disadvantage of this power generation plant is the costly Structure of the stator from a multiplicity of stacked coils, whose soft magnetic cores are orthogonal to the longitudinal axis of the Rotor are aligned. Another disadvantage is that the length of the rotor is significantly shorter than the Length of the stator, so that in medium swell or medium Shaft stroke both ends of the rotor within the effective length the coil assembly are arranged. This is the case in each case Reversal points not only to a decrease in power generation, but There may be significant electrical losses in the motion reversal occur because of the equipped with permanent magnets Rotor completely in the entire cycle of motion Stator is located.

In dem kurzen Zeitraum der Bewegungsrichtungsumkehr wird der permanentmagnetische Rotor abgebremst und erneut beschleunigt. In diesem Zeitraum erhält der Rotor relativ wenig kinetische Energie, die über das Magnetfeld in Strom umgewandelt werden könnte. Es geht sogar soweit, dass die elektrischen Verluste des Generators größer sind als die eingebrachte Leistung. Es muss folglich elektrische Energie eingebracht werden, um den Rotor nicht völlig abzubremsen und damit aus der Bewegung zu bringen. Damit wird der Ertrag einer derartigen Anlage, bei welcher der Rotor deutlich kürzer ausgebildet ist als die wirksame Länge der Spulenanordnung, deutlich reduziert.In the short period of reversal of the direction of motion becomes the permanent magnetic Rotor braked and accelerated again. In this period receives the rotor has relatively little kinetic energy going beyond the Magnetic field could be converted into electricity. It works even so far that the electrical losses of the generator are greater are as the introduced power. It therefore needs electrical energy be introduced so as not to brake the rotor completely and to get out of the movement. This is the income of a Such system in which the rotor is significantly shorter is formed as the effective length of the coil assembly, clearly reduced.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und eine Energiegewinnungsanordnung mit Lineargenerator anzugeben, bei der eine eingebrachte elektrische Energie während einer Bewegungsumkehr minimiert ist und somit der Ertrag der Anlage gesteigert werden kann.task The invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an energy recovery arrangement with a linear generator, in which an introduced electrical energy during a Movement reversal is minimized and thus the yield of the plant increased can be.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These The object is with the subject of the independent claim 1 solved. Advantageous developments of the invention result from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Energiegewinnungsanordnung mit Lineargenerator geschaffen. Der Lineargenerator weist einen linearen Stator und einen linearen Rotor auf. Der lineare Rotor enthält einen Permanentmagnete aufweisenden Träger, und der lineare Stator weist mindestens eine Spule auf. Zur Energiegewinnung ist ein Permanentmagnete aufweisender Bereich des Trägers unter Erzeu gung von Wechselstrom gegenüber der Spule linear bewegbar. Dabei sind der Permanentmagnete aufweisende Bereich und die Spule derart angeordnet, dass bei einer Umkehr der linearen Bewegung mindestens ein erstes Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs innerhalb der wirksamen Länge der Spule und das andere zweite Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers außerhalb der wirksamen Länge der Spule angeordnet sind.According to the invention an energy recovery arrangement with linear generator created. Of the Linear generator has a linear stator and a linear rotor on. The linear rotor includes a permanent magnet having Carrier, and the linear stator has at least one coil on. To generate energy is a permanent magnet aufweisender Area of the carrier with generation of alternating current compared the coil can be moved linearly. In this case, the permanent magnets are having Area and the coil arranged such that at a reversal of linear movement at least a first end of the permanent magnet having within the effective length of the coil and the other second end of the permanent magnet having region the carrier outside the effective length the coil are arranged.

Bei dieser Energiegewinnungsanlage befindet sich der mit Permanenten bestückte bewegte Rotor nicht während des ganzen Bewegungszyklus komplett im Stator. Somit müssen bei der Bewegungsumkehr die elektrischen Verlustmechanismen, die notwendig sind, um die Anlage in Bewegung zu halten, zumal sie in der Nähe ihrer Resonanzfrequenz betrieben wird, nicht überwunden werden. Der Stator wird gegenüber dem oben zitierten Stand der Technik somit deutlich kürzer und muss nicht aus einem Stapel von kostenintensiv aufgebauten Spulenkörpern zusammengesetzt werden, womit eine deutliche Kostenreduktion verbunden ist. Bei optimaler Ausführung, d. h. in Abstimmung der zu erwartenden mittelhohen Wellenberge ist es sogar möglich, die Anlage ohne Energieeintrag während der Bewegungsumkehr zu betreiben.at This energy recovery plant is the permanent not loaded moving rotor throughout Motion cycle complete in the stator. Thus, at the Reversing the electrical loss mechanisms that are necessary are to keep the facility moving, especially as they are close by their resonance frequency is operated, not overcome become. The stator is opposite to the above cited state The technology thus significantly shorter and does not have one Stack composed of costly constructed bobbins which is associated with a significant cost reduction. at optimal execution, d. H. in agreement with the expected medium-high Wellenberge it is even possible to plant without energy input to operate during the motion reversal.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis der Länge l_P des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers zur wirksamen Länge l_S der Spule zwischen 1 = l_P/l_S < 2. Die untere Grenze ergibt sich durch die Forderung, dass der Rotor zu keinem Zeitpunkt mit beiden Enden innerhalb der Spulenanordnung liegt. Die obere Grenze ergibt sich aus der Forderung, dass sichergestellt werden soll, dass bei einem nutzbaren mittleren bis hohen Wellenhub beispielsweise von 2 bis 4 Metern sichergestellt ist, dass mindestens ein Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers bei der Bewegungsumkehr innerhalb der wirksamen Länge l_S der Spule angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention, the ratio of the length l _{P of} the permanent magnet having portion of the carrier to the effective length l _{S of} the coil between 1 = l _P / l _S <2. The lower limit is due to the requirement that the rotor no time lies with both ends within the coil assembly. The upper limit results from the requirement that it should be ensured that with a usable medium to high shaft stroke, for example, from 2 to 4 meters, it is ensured that at least one end of the region of the permanent magnet has Support in the reversal of motion within the effective length l _{S of} the coil is arranged.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis der Länge l_P des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers zur wirksamen Länge l_S der Spule zwischen 1 = l_P/l_S = 1,5. Bei dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die wirksame Spulenlänge bei einem mittleren bis hohen Wellengang mit einem Wellenhub zwischen 2 und 4 Metern die wirksame Länge der Spule vergrößert wird, so dass man mit einer oberen Grenze von = 1,5 für das Verhältnis l_P/l_S die Energiegewinnungsanordnung mit hoher Effizienz betreiben kann, wobei die Kosten für den verlängerten Rotor steigen.In a further preferred embodiment of the invention, the ratio of the length l _{P of} the permanent magnet region of the carrier to the effective length l _{S of} the coil is between 1 = 1 _P / 1 _S = 1.5. In this embodiment, it is assumed that the effective coil length in a medium to high swell with a wave stroke between 2 and 4 meters, the effective length of the coil is increased, so that with an upper limit of = 1.5 for the ratio l _P / _S can operate the power harvesting assembly with high efficiency, increasing the cost of the elongated rotor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Verhältnis der Länge l_P des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers zur wirksamen Länge l_S der Spule weiter verkleinert, d. h. die Spule entsprechend verlängert, so dass dieses Verhältnis zwischen 1 = l_P/l_S = 1,3 erreicht.In a further embodiment of the invention, the ratio of the length l _{P of} the region of the carrier having permanent magnets to the effective length l _{S of} the coil is further reduced, ie the coil is lengthened accordingly, so that this ratio is between 1 = 1 _P / 1 _S = 1, 3 reached.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist in einer Ruhestellung der Energiegewinnungsanordnung mindestens ein Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers als Rotor an einem Ende der Spule angeordnet. Unter Ruhestellung der Energiegewinnungsanordnung wird verstanden, dass die Wasseroberfläche zunächst keine Wellenbewegung aufweist, so dass bei dieser Energiegewinnungsanordnung bereits bei geringen Wellenhüben ein Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers bei einer Bewegungsumkehr innerhalb der aktiven Länge der Spule bzw. des Stators angeordnet ist. Um dann auch optimale Verhältnisse bei einem Wellenhub von 2 bis 4 Metern zu nutzen, wird dann jedoch eine deutliche Verlängerung der wirksamen Spulenlänge gegenüber den vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung erforderlich.In another possible embodiment of the invention is at least in a rest position of the energy recovery arrangement an end of the permanent magnet having portion of the carrier arranged as a rotor at one end of the coil. Under rest position The energy recovery arrangement is understood that the water surface first has no wave motion, so that in this energy recovery arrangement even at low shaft strokes one end of the permanent magnet area of the wearer in a reversal of movement within the active length of the coil or the stator is arranged. Then also optimal conditions to use a wave lift of 2 to 4 meters, but then becomes one significant extension of the effective coil length compared to the previous embodiments of Invention required.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass als linearer Rotor ein stabförmiger Träger eingesetzt wird, der in einer Spule entlang einer Spulenachse linear bewegbar ist. Das bedeutet, dass die Spulenachse nicht orthogonal zur Längsachse des stabförmigen Trägers ausgerichtet ist und eine Spule eingesetzt werden kann, die mit ihren Windungen den stabförmigen Träger umgibt.Farther it is envisaged that as a linear rotor, a rod-shaped Carrier is inserted in a coil along a Coil axis is linearly movable. That means the coil axis is not orthogonal to the longitudinal axis of the rod-shaped carrier is aligned and a coil can be used with surrounds their turns the rod-shaped carrier.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass als linearer Rotor ein topfförmiger Träger eingesetzt wird, der außerhalb und innerhalb einer Spule entlang einer Spulenachse linear bewegbar ist. Mit derartigen topfförmigen Trägern kann durch das Bewegen von Permanentmagnete innerhalb und außerhalb der Spule eine weitere Effizienzsteigerung erreicht werden.In A further embodiment of the invention is intended that as a linear rotor, a cup-shaped carrier is used outside and inside a coil along a coil axis is linearly movable. With such cup-shaped Straps can be achieved by moving permanent magnets inside and outside the coil, a further increase in efficiency be achieved.

Ferner ist es vorgesehen, dass als linearer Stator eine Spulenanordnung aus mindestens einer Spule eingesetzt wird, wobei wie oben bereits erwähnt in der Spulenachse ein stabförmiger Träger angeordnet ist, der als Rotor linear bewegbar ist. Demgegenüber ist es auch möglich, dass als linearer Stator eine Spulenanordnung aus mindestens zwei sich kreuzenden Spulen vorgesehen ist, wobei im Kreuzungszentrum der Spulen ein stabförmiger Träger orthogonal zu den Spulenachsen angeordnet ist, der als Rotor linear bewegbar ist. Ein derartiger alternativer Stator ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt und weist eine Spulenanordnung auf, die mit hohen Fertigungskosten verbunden ist, jedoch aufgrund der für die erfindungsgemäße Energiegewinnungsanordnung vorgesehenen verkürzten wirksamen Länge der Spulenanordnung gegenüber dem Stand der Technik einen Kostenvorteil liefert.Further it is provided that as a linear stator, a coil arrangement from at least one coil is used, as above mentioned in the coil axis, a rod-shaped carrier arranged is, which is linearly movable as a rotor. In contrast, is It is also possible that as a linear stator, a coil arrangement is provided from at least two intersecting coils, wherein in the crossing center of the coils a rod-shaped carrier is arranged orthogonal to the coil axes, which is linear as a rotor is movable. Such an alternative stator is already off known in the prior art and has a coil arrangement, which is associated with high production costs, however, due to the for the energy generation arrangement according to the invention provided shortened effective length of the coil assembly provides a cost advantage over the prior art.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Stator an einem Meeresboden verankert ist und der Rotor mit den Wellenbewegungen der Wasseroberfläche gekoppelt ist. Eine derartige Kopplung kann über ein Stahlseil oder auch über eine Kopplungsstange als Verbindungselement ausgeführt werden, solange die Meerestiefe diese Lösung zulässt und die kinetische Energie der Wellenbewegungen nicht in Seilschwingungen oder in elastischen Verformungen des Verbindungselements verloren geht.In A further embodiment of the invention is intended that the stator is anchored to a seabed and the rotor coupled with the undulations of the water surface. Such a coupling can be via a steel cable or over a coupling rod designed as a connecting element as long as the depth of the sea allows this solution and the kinetic energy of the wave movements not in rope vibrations or lost in elastic deformations of the connecting element goes.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Stator auf einem Sockel mit einer zentralen Öffnung für ein Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers als Abstandshalter zu einem Meeresboden verankert ist und der Rotor mit den Wellenbewegungen der Wasseroberfläche gekoppelt ist. Dieses hat den Vorteil gegenüber dem oben genannten Stand der Technik, dass keine Bohrungen in den Meeresgrund vorzunehmen sind, um mechanische Elemente wie die Anschläge für den Rotor und Federelemente für den Rotor in derartigen Bohrungen unterzubringen. Vielmehr kann sich der Rotor bei dieser Ausführungsform der Erfindung ungehindert bis in die zentrale Öffnung des Sockels hineinbewegen.Farther It is envisaged that the stator is on a pedestal with a central opening for an end of the permanent magnet having region anchored the carrier as a spacer to a seabed is and the rotor with the wave movements of the water surface is coupled. This has the advantage over the above mentioned prior art that no drilling in the seabed are made to mechanical elements such as the stops for the rotor and spring elements for the rotor to accommodate in such holes. Rather, the rotor can in this embodiment of the invention unhindered until move in the central opening of the base.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Stator mit einer Masse verbunden, die eine Trägheit aufweist, welche um ein Mehrfaches größer ist als die Trägheit des Rotors, der mit dem Wellengang bzw. Wellenhub gekoppelt ist, wobei die Masse des Stators über mindestens ein Federelement mit der Masse des Rotors gekoppelt ist, während der Rotor von dem Wellenhub angetrieben wird und aufgrund der geringeren Trägheit gegenüber dem Stator bewegbar ist und den Bewegungen des Wellenganges folgen kann. Eine derartige Energiegewinnungsanordnung kann vorzugsweise bei großen Meerestiefen vorgesehen werden, wobei der Behälter mit dem Stator unterhalb der Wasseroberfläche schwebt und/oder über ein entsprechend langes Ankerseil mit Ankervorrichtung mit dem Meeresboden verankert ist. Dabei ist vorzugsweise die Länge des Stators größer ist als der maximale Wellenhub. Es ist jedoch auch möglich, die Auslenkung des Stators derart zu begrenzen, dass ein maximaler Wellenhub nicht mehr zur Energiegewinnung genutzt werden kann.In a further embodiment of the invention, the stator is connected to a mass having an inertia which is several times greater than the inertia of the rotor which is coupled to the wave or shaft stroke, wherein the mass of the stator via at least one spring element is coupled to the mass of the rotor, while the rotor is driven by the shaft stroke and due to the lower inertia relative to the stator is movable and can follow the movements of the waves. Such an energy recovery arrangement may preferably be provided at large sea depths, wherein the container with the stator below the Wasseroberflä floats and / or anchored via a correspondingly long anchor rope with anchoring device with the seabed. In this case, preferably, the length of the stator is greater than the maximum shaft stroke. However, it is also possible to limit the deflection of the stator such that a maximum shaft stroke can not be used for energy.

Dieses kann vorzugsweise dadurch gelöst werden, dass die lineare Auslenkung des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägers als Rotor mechanisch durch einen Anschlag derart begrenzt ist, dass der Permanentmagnete aufweisende Bereich des Trägers bei Umkehr der linearen Bewegung mindestens bis zur Hälfte der wirksamen Länge der Spule in der Spule verbleibt oder in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mindestens bis zu einem Drittel der wirksamen Länge der Spule in der Spule verbleibt. Alles, was an Wellenhub bzw. an linearer Auslenkung des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs hinaus geht, kann dann zur Energiegewinnung nicht mehr genutzt werden, was einer Abschal tung oder Limitierung der Energiegewinnungsanordnung bei Sturmfluten gleichkommt.This can preferably be solved by the fact that the linear Deflection of the permanent magnet having region of the carrier as a rotor is mechanically limited by a stop such that the permanent magnet having region of the carrier at Reversal of linear motion at least halfway the effective length of the coil remains in the coil or in a further embodiment of the invention at least up to a third of the effective length of the coil in the coil remains. Everything about shaft stroke or linear deflection of the Permanent magnet having area goes out, then to Energy production are no longer used, what a Abschal tion or limitation of the energy recovery arrangement during storm surges equals.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The The invention will now be more apparent from the accompanying drawings explained.

1 zeigt eine Prinzipskizze einer Energiegewinnungsanordnung mit Lineargenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic diagram of a power generator with linear generator according to an embodiment of the invention;

2 zeigt ein Diagramm des Zusammenwirkens von Wellengang und Rotor einer Energiegewinnungsanordnung der Ausführungsform der Erfindung gemäß 1; 2 FIG. 10 is a diagram of the interaction of swell and rotor of an energy harvesting arrangement according to the embodiment of the invention. FIG 1 ;

3 zeigt eine längs geschnittene perspektivische Ansicht eines Lineargenerators der Ausführungsform der Erfindung gemäß 1. 3 shows a longitudinal sectional perspective view of a linear generator of the embodiment of the invention according to 1 ,

1 zeigt eine Prinzipskizze einer Energiegewinnungsanordnung 1 mit einem Lineargenerator 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dazu ist der Lineargenerator 2 auf dem Meeresboden 17 des Meeresgrundes 26 angeordnet und seht auf einem Sockel 20 mit einer zentralen Öffnung 21, um eine ungehinderte lineare Bewegung 11 eines linearen Rotors 4 in einem linearen Stator 3 zu gewährleisten. Auf dem Sockel 20 ist der lineare Stator 3 angeordnet, der eine Spule 8 mit einer Spulenachse 16 aufweist. 1 shows a schematic diagram of an energy recovery arrangement 1 with a linear generator 2 according to an embodiment of the invention. This is the linear generator 2 on the seabed 17 of the seabed 26 arranged and see on a pedestal 20 with a central opening 21 to an unobstructed linear motion 11 a linear rotor 4 in a linear stator 3 to ensure. On the pedestal 20 is the linear stator 3 arranged, which is a coil 8th with a coil axis 16 having.

Der lineare Rotor 4 ist über ein Verbindungselement 27 in einem Schwimmkörper 25 verbunden, der auf der Wasseroberfläche 19 schwimmt und den Wellenbewegungen 18 des Wellenganges 29 folgt, wobei eine vertikale Komponente der Bewegungen des Schwimmkörpers 25 für die Energiegewinnung genutzt wird. Ein Hub ±h zwischen einer ruhigen Wasseroberfläche 19 und einem Wellengang 29 wird genutzt, um den stabförmigen Rotor 4 im Bereich der Spule 8 des Stators 3 linear auf und ab zu bewegen. Um zu verhindern, dass bei einem extremen Wellengang der Rotor 4 vollständig aus dem Bereich des Stators 3 gezogen wird, sind ein oberer Anschlag 24, aus dem das Verbindungselement 27 herausragt, und ein unterer Anschlag 24 am Meeresboden 17 vorgesehen.The linear rotor 4 is about a connecting element 27 in a float 25 connected to the water surface 19 Floats and the wave movements 18 the swell 29 follows, being a vertical component of the movements of the float 25 used for energy production. A stroke ± h between a calm water surface 19 and a swell 29 is used to the rod-shaped rotor 4 in the area of the coil 8th of the stator 3 move up and down linearly. To prevent that in extreme waves the rotor 4 completely out of the area of the stator 3 is an upper stop 24 from which the connecting element 27 stands out, and a bottom stop 24 on the seabed 17 intended.

Der stabförmige Rotor 4 ist mit Permanentmagneten bestückt und seine Länge ist derart auf die wirksame Länge der Spule 8 abgestimmt, dass bei mittlerem und hohem Wellengang 29 bei Umkehr der linearen Bewegung mindestens ein Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Rotors 4 innerhalb der wirksamen Länge der Spule 8 und das andere Ende des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Rotors 4 außerhalb der wirksamen Länge der Spule 8 angeordnet ist. Eine derartige Position einer Bewegungsumkehr ist mit gestrichelten Linien in 1 dargestellt.The rod-shaped rotor 4 is fitted with permanent magnets and its length is so on the effective length of the coil 8th tuned that at medium and high waves 29 upon reversal of the linear movement, at least one end of the permanent magnet portion of the rotor 4 within the effective length of the coil 8th and the other end of the permanent magnet having portion of the rotor 4 outside the effective length of the coil 8th is arranged. Such a position of motion reversal is indicated by dashed lines in FIG 1 shown.

2 zeigt ein Diagramm des Zusammenwirkens von Wellengang 29 und Rotor 4 einer Energiegewinnungsanordnung der Ausführungsform der Erfindung gemäß 1. Dazu ist in 2A auf der Ordinate die Amplitude x in Metern des Wellenganges 29 und auf der Abszisse die Zeit t in Sekunden dargestellt, wobei hier – zur Darstellung des Prinzips – der Wellengang 29 als Sinusfunktion mit einer Umkehr 9 der Bewegung nach 3 Sekunden bei x = +3 m und ein weiterer Bewegungsumkehrpunkt 10 bei einer Amplitude von x = –3 m und einer Zeitdifferenz von 9 Sekunden gezeigt wird. 2 shows a diagram of the interaction of swell 29 and rotor 4 an energy recovery arrangement according to the embodiment of the invention according to 1 , This is in 2A on the ordinate the amplitude x in meters of the swell 29 and on the abscissa represents the time t in seconds, here - to illustrate the principle - the swell 29 as a sine function with a reversal 9 Movement after 3 seconds at x = +3 m and another movement reversal point 10 is shown at an amplitude of x = -3 m and a time difference of 9 seconds.

In 2B werden für den jeweiligen Nulldurchgang und für die Maxima des Wellenganges die unterschiedlichen Anordnungen von Stator 3 zu Rotor 4 bei den drei Nulldurchgängen und den zwei Bewegungsumkehrpunkten 9 und 10 gezeigt. Bei einem Ausgangszustand bei 0 Sekunden ist der Rotor 4 in einer neutralen Stellung und weist einen mit permanenten Magneten bestückten Bereich 7 auf, der von einem Ende 12 bis zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende 13 reicht, wobei beide Ende 12 und 13 außerhalb der wirksamen Länge l_S zwischen den Enden 14 und 15 der Spule 8 angeordnet sind und der Rotor 4 eine lineare Bewegung 11 durchführt. Nach 3 Sekunden wird angenommen, dass der Wellengang 29 ein Maximum bei +3 m aufweist und nun bei der Bewegungsumkehr nach 3 Sekunden das Ende 13 des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs 7 im Bereich der wirksamen Länge l_S der Spule 8 angeordnet ist. Nach 6 Sekunden wird erneut der Nulldurchgang bei dem hier idealisierten Wellengang 29 erreicht und die neutrale Stellung von dem Rotor 4 gegenüber dem Stator 3 eingenommen. In dem Wellental 30 am tiefsten Umkehrpunkt 10 von beispielsweise x = –3 m ist nun das andere Ende 12 des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs 7 des linearen Rotors 4 im Bereich der wirksamen Länge l_S der Spule 8 angeordnet. Bei diesem idealisierten Wellengang 29 wird nach t = 12 Sekunden wieder eine neutrale Stellung erreicht, bei der die kinetische Energie des Rotors und damit die Stromerzeugung am größten ist.In 2 B For the respective zero crossing and for the maxima of the wave, the different arrangements of stator 3 to rotor 4 at the three zero crossings and the two motion reversal points 9 and 10 shown. At an initial state at 0 seconds is the rotor 4 in a neutral position and has an area equipped with permanent magnets area 7 on, of one end 12 to an opposite second end 13 is enough, both end 12 and 13 outside the effective length l _S between the ends 14 and 15 the coil 8th are arranged and the rotor 4 a linear movement 11 performs. After 3 seconds, it is believed that the swell 29 has a maximum at +3 m and now at the reversal of motion after 3 seconds the end 13 of the permanent magnet having region 7 in the range of the effective length l _{S of} the coil 8th is arranged. After 6 seconds, the zero crossing is again in the idealized swell 29 reached and the neutral position of the rotor 4 opposite the stator 3 ingested. In the trough 30 at the lowest reversal point 10 by example se x = -3m is now the other end 12 of the permanent magnet having region 7 of the linear rotor 4 in the range of the effective length l _{S of} the coil 8th arranged. In this idealized swell 29 a neutral position is reached after t = 12 seconds, at which the kinetic energy of the rotor and thus the power generation is greatest.

3 zeigt eine längs geschnittene perspektivische Ansicht eines Lineargenerators 2 der Ausführungsform der Erfindung gemäß 1. Ein derartiger Lineargenerator 2 weist einen Träger 5 auf, der in dieser Ausführungsform der Erfindung rechteckig oder quadratisch ausgeführt ist und auf seinen Längsseiten 31 und 32 permanentmagnetische Plättchen 33 aufweist in einem Bereich 7 des Trägers 5. Dabei sind die permanentmagnetischen Plättchen 33 derart ausgerichtet, dass die Nord-Süd-Orientierung der Permanentmagnete 6 orthogonal zur Längsachse des Trägers 5 angeordnet ist. 3 shows a longitudinal sectional perspective view of a linear generator 2 the embodiment of the invention according to 1 , Such a linear generator 2 has a carrier 5 on, which is rectangular or square in this embodiment of the invention and on its longitudinal sides 31 and 32 permanent magnetic plates 33 has in one area 7 of the carrier 5 , Here are the permanent magnetic plates 33 aligned such that the north-south orientation of the permanent magnets 6 orthogonal to the longitudinal axis of the carrier 5 is arranged.

Die Gesamtlänge des Trägers 5 kann größer sein als der mit Permanentmagneten versehene Bereich 7 des Trägers 5, so dass die Enden 12 und 13 dieses Bereichs des Trägers 5 vor Beschädigungen geschützt sind. Die permanentmagnetischen Plättchen 33 sind stoffschlüssig mit den Längsseiten 31 und 32 des Trägers 5 verbunden, beispielsweise durch eine Klebstoffnaht. Der Stator 4 wird hier von einer Spule 8, die zwischen den Spulenenden 14 und 15 mit Windungen 28 angeordnet ist, gebildet. Die Windungen 28 umgeben den Träger 5, wobei die wirksame Länge l_S deutlich kürzer ist als der Bereich 7 mit permanentmagnetischen Plättchen 33 des Trägers 5. Der Träger 5 kann dazu aus einem einen magnetischen Fluss führenden Material aufgebaut sein. Die Windungen 28 der Spule 8 sind vorzugs weise aus einem mit einer Isolationsschicht beschichteten Kupferlegierungsdraht hergestellt.The total length of the vehicle 5 may be larger than the area provided with permanent magnets 7 of the carrier 5 so the ends 12 and 13 this area of the vehicle 5 are protected from damage. The permanent magnetic plates 33 are cohesive with the long sides 31 and 32 of the carrier 5 connected, for example by an adhesive seam. The stator 4 is here from a coil 8th between the coil ends 14 and 15 with turns 28 is arranged, formed. The turns 28 surround the wearer 5 , wherein the effective length l _{S is} significantly shorter than the range 7 with permanent magnetic plates 33 of the carrier 5 , The carrier 5 can for this purpose be constructed of a material carrying a magnetic flux. The turns 28 the coil 8th are preference, made of a coated with an insulating layer of copper alloy wire.

11: EnergiegewinnungsanordnungPower generation arrangement
22: Lineargeneratorlinear generator
33: linearer Statorlinear stator
44: linearer Rotorlinear rotor
55: Trägercarrier
66: Permanentmagnetpermanent magnet
77: BereichArea
88th: SpuleKitchen sink
99: Umkehrchange
1010: Umkehrchange
1111: lineare Bewegunglinear Move
1212: erstes Ende des Bereichsfirst End of the range
1313: zweites Ende des Bereichssecond End of the range
1414: Ende der SpuleThe End the coil
1515: Ende der SpuleThe End the coil
1616: Spulenachsecoil axis
1717: MeeresbodenSeabed
1818: Wellenbewegungwave motion
1919: Wasseroberflächewater surface
2020: Sockelbase
2121: Öffnung im Sockelopening in the pedestal
2424: Anschlagattack
2525: Schwimmkörperfloat
2626: Meeresgrundseabed
2727: Verbindungselementconnecting element
2828: Windungenturns
2929: Wellengangwaves
3030: Wellentaltrough
3131: Längsseitelong side
3232: Längsseitelong side
3333: permanentmagnetisches Plättchenpermanent magnet Tile
l_S l _s: wirksame Länge der Spuleeffective Length of the coil
l_P l _P: Länge des Stators bzw. Länge des Permanentmagnete aufweisenden Bereichs des Trägerslength of the stator or length of the permanent magnet having Area of the vehicle
h_max h _max: maximaler Wellenhubmaximum shaft stroke
hH: Wellenhubshaft stroke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 7304399 B1 [0002]

Claims

Energy recovery arrangement with a linear generator ( 2 ), wherein the linear generator ( 2 ) a linear stator ( 3 ) and a linear rotor ( 4 ), and wherein the linear rotor ( 4 ) a carrier ( 5 ) with a permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) and the linear stator ( 3 ) at least one coil ( 8th ), and wherein the permanent magnets ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) for generating energy while generating alternating current with respect to the coil ( 8th ) is linearly movable, characterized in that the permanent magnets ( 6 ) ( 7 ) and the coil ( 8th ) are arranged such that at a reversal ( 9 . 10 ) of linear motion ( 11 ) at least one first end ( 12 ) of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) within the effective length (l _S ) of the coil ( 8th ) and the other second end ( 13 ) of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) outside the effective length (l _S ) of the coil ( 8th ) is arranged.

Energy recovery arrangement according to claim 1, characterized in that the ratio of the length lp of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) to the effective length ls of the coil ( 8th ) between 1 = 1 _P / 1 _S <2.

Energy recovery arrangement according to claim 1 or claim 2, characterized in that the ratio of the length l _{P of} the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) to the effective length l _{S of} the coil ( 8th ) between 1 = 1 _P / 1 _S = 1.5.

Energy recovery arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the length l _{P of} the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 6 ) to the effective length l _{S of} the coil ( 8th ) between 1 = 1 _P / 1 _S = 1.3.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in a rest position of the energy recovery arrangement at least one end ( 12 . 13 ) of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) as a rotor at one end ( 12 . 13 ) of the coil ( 8th ) is arranged.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that as a linear rotor ( 4 ) a rod-shaped carrier ( 5 ) provided in a coil ( 8th ) along a coil axis ( 16 ) is linearly movable.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that as a linear rotor ( 4 ) a pot-shaped carrier is provided, which is outside and inside a coil ( 8th ) along a coil axis ( 16 ) is linearly movable.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that as a linear stator ( 3 ) a coil arrangement of at least one coil ( 8th ) is provided, wherein in the coil axis ( 16 ) a rod-shaped carrier ( 5 ) arranged as a rotor ( 4 ) is linearly movable.

Energy recovery arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that as a linear stator ( 3 ) a coil arrangement of at least two intersecting coils is provided, wherein in the crossing center of the coils a rod-shaped carrier ( 5 ) is arranged orthogonal to the coil axes, as a rotor ( 4 ) is linearly movable.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 3 ) on a seabed ( 17 ) and the rotor ( 4 ) with the wave movements ( 18 ) of the water surface ( 19 ) is coupled.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 3 ) on a pedestal ( 20 ) with a central opening ( 21 ) for an end ( 12 ) of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) as a spacer to a seabed ( 17 ) and the rotor ( 4 ) with the wave movements ( 18 ) of the water surface ( 19 ) is coupled.

Energy recovery arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the stator ( 3 ) is connected to a mass which has an inertia which is several times greater than the inertia of the rotor ( 4 ), which is coupled to the shaft stroke, wherein the mass of the stator ( 3 ) via at least one spring element with the mass of the rotor ( 4 ) is coupled.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the length (l _P ) of the stator is greater than the maximum shaft stroke (h _max ).

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the linear deflection of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) as a rotor ( 4 ) mechanically by a stop ( 24 ) is limited such that the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) at reversal ( 9 ) of linear motion at least up to half the length (l _s ) of the coil ( 8th ) in the coil ( 8th ) remains.

Energy recovery arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the linear deflection of the permanent magnet ( 6 ) ( 7 ) of the carrier ( 5 ) as a rotor ( 4 ) mechanically by a stop ( 24 ) is limited such that the area ( 7 ) upon reversal of the linear motion at least up to a third of the length (l _s ) of the coil ( 8th ) in the coil ( 8th ) remains.