專利名稱：直線永磁發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明屬于直線發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。尤其是一種圓筒型直線發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)可用于海浪 發(fā)電等新型發(fā)電技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著煤、石油等不可再生能源的日益減少和它們?cè)斐傻沫h(huán)境污染問題日益加重，人們 開始更多的去尋求潔凈的、可再生的能源來發(fā)電。海浪能是一種清潔無污染的、而且取之 不盡用之不竭的能源。占地球表面71%的海洋中蘊(yùn)藏著約500億千瓦的能量，其中海浪能 約為25億千瓦。據(jù)世界能源委員會(huì)估計(jì)每天可開發(fā)的海浪能超過2X10"瓦，照此估計(jì) 每年就有17520X 1012瓦時(shí)的海浪能可供開發(fā)。而能夠?yàn)槿藗儗?shí)際轉(zhuǎn)換利用的海浪能每年約 為2000 X10"瓦時(shí)。因此海浪能越來越受到人們的青睞。
從研制成世界上第一個(gè)海浪發(fā)電裝置開始，海浪發(fā)電的研究已進(jìn)行了四十多年。早期 研究的發(fā)電裝置都是通過中間轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)來發(fā)電的,這給海浪發(fā)電機(jī)造成兩大 弊端 一、由于中間機(jī)構(gòu)的存在，使得發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)體笨重；二、由于中間機(jī)構(gòu)中 的能量損失，造成發(fā)電的效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種體積小、質(zhì)量輕 且發(fā)電效率高的永磁直線發(fā)電機(jī)。 技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種直線永磁發(fā)電機(jī)，包括初級(jí)鐵 心、初級(jí)線圈、次級(jí)鐵心、非導(dǎo)磁材料軸，所述的初級(jí)鐵心、初級(jí)線圈、次級(jí)鐵心、非導(dǎo) 磁材料軸由外向內(nèi)依次排列，所述的初級(jí)線圈繞制在所述的初級(jí)鐵心的內(nèi)部，所述的非導(dǎo) 磁材料軸嵌在所述的次級(jí)鐵心的內(nèi)部，在所述的次級(jí)鐵心外還套有一 Halbach陣列的永磁 體，該永磁體使永磁體外側(cè)的磁場(chǎng)增強(qiáng)，使永磁體內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)減弱。
3技術(shù)效果
本發(fā)明采用Halbach永磁陣列，應(yīng)用于直線發(fā)電機(jī)，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)
(1) Halbach永磁陣列具有自屏蔽效應(yīng)，其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有單邊性，使用Halbach 永磁陣列可以使氣隙一側(cè)的磁場(chǎng)得到顯著加強(qiáng)，而使次級(jí)內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)大大減弱，如此一來， 提高了發(fā)電機(jī)的功率密度，提高了永磁體的利用率，同時(shí)減少了次級(jí)鐵心中的渦流損耗。
(2) Halbach永磁陣列所產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)近似于正弦分布，大大減小了氣隙磁感應(yīng)密 度的諧波分量，因而不必使用斜槽來抑制諧波分量的影響，從而簡(jiǎn)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使電 機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定。
(3) 由于Halbach永磁陣列的自屏蔽效應(yīng)，次級(jí)內(nèi)側(cè)基本上沒有磁力線通過，所以次 級(jí)可以不再使用鐵心材料為磁力線提供通路，而使用非導(dǎo)磁材料來代替，這樣可以減小發(fā) 電機(jī)的體積和重量。


圖1是本發(fā)明發(fā)電機(jī)的機(jī)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明永磁體布置方向圖(其中a為相鄰永磁體塊磁化角度差為45°的永磁陣 列，b為相鄰永磁體塊磁化角度差為60°的永磁陣列)。
圖3常規(guī)陣列，相鄰永磁體塊磁化角度差為45° 、 60°時(shí)的氣隙磁密比較圖. 其中平頂波為使用常規(guī)永磁體時(shí)的氣隙磁密波形，另外兩個(gè)波形中，淺色的是使用相 鄰永磁體塊磁化角度差為60°的Halbach永磁陣列時(shí)的氣隙磁密波形，深色的是使用相鄰 永磁體塊磁化角度差為45° Halbach永磁陣列時(shí)的氣隙磁密波形。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是讓圓筒型直線發(fā)電機(jī)的次級(jí)內(nèi)層使用非導(dǎo)磁材料，然后用鐵磁材料圍繞在非 導(dǎo)磁材料上，再將Halbach永磁陣列安裝于鐵磁材料的表面上，如圖1所示。其中l(wèi)為初 級(jí)鐵心，2為初級(jí)繞組，3為永磁陣列與初級(jí)繞組之間的氣隙，4為Halbach永磁陣列，5 為次級(jí)鐵心，6為次級(jí)非導(dǎo)磁材料軸心。
由于Halbach永磁陣列產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有單邊性，所以，次級(jí)鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度B很小， 因而在次級(jí)鐵心中引起的渦流損耗就很?。欢跉庀吨挟a(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，從而在相同永磁 材料情況下產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)就大，提高了發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，使永磁材料得到了更加充 分的利用。而且Halbach永磁陣列產(chǎn)生的磁場(chǎng)很接近正弦波，諧波分量很小，因而產(chǎn)生的漏抗很小，提高了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
初次級(jí)鐵心1和5 (如圖1)使用硅鋼片，Halbach永磁陣列4使用釹鐵硼永磁材料， 讓Halbach永磁陣列相鄰永磁體塊之間的磁化角度差為45。，此種情況下產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng) 諧波分量很小，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于使用常規(guī)永磁陣列的情況，如圖3所示，而且得到的氣隙磁密 最大值比使用常規(guī)陣列增加了 16%以上，顯著的提高了永磁體的利用率，改善了發(fā)電機(jī)的 發(fā)電效率。
將該發(fā)電機(jī)置于海浪中，讓海浪的上下擺動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的次級(jí)上下做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 由于發(fā)電機(jī)次級(jí)的運(yùn)動(dòng)引起氣隙磁場(chǎng)的變化，從而在初級(jí)繞組2)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通 過輸電線路向外供電。
該新型Halbach永磁直線發(fā)電機(jī)由于產(chǎn)生的氣隙磁密比使用常規(guī)永磁陣列的大，所以 產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)也大，向外輸出的電能多，顯然比使用常規(guī)永磁陣列的發(fā)電機(jī)發(fā)電效率 高。
權(quán)利要求
1、一種直線永磁發(fā)電機(jī)，包括初級(jí)鐵心(1)、初級(jí)線圈(2)、次級(jí)鐵心(5)、非導(dǎo)磁材料軸(6)，所述的初級(jí)鐵心(1)、初級(jí)線圈(2)、次級(jí)鐵心(5)、非導(dǎo)磁材料軸(6)由外向內(nèi)依次排列，所述的初級(jí)線圈(2)繞制在所述的初級(jí)鐵心(1)的內(nèi)部，所述的非導(dǎo)磁材料軸(6)嵌在所述的次級(jí)鐵心(5)的內(nèi)部，其特征在于在所述的次級(jí)鐵心(5)外還套有一Halbach陣列的永磁體(4)，該永磁體(4)使永磁體(4)外側(cè)的磁場(chǎng)增強(qiáng)，使永磁體(4)內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)減弱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直線永磁發(fā)電機(jī)，包括初級(jí)鐵心、初級(jí)線圈、次級(jí)鐵心、非導(dǎo)磁材料軸，所述的初級(jí)鐵心、初級(jí)線圈、次級(jí)鐵心、非導(dǎo)磁材料軸由外向內(nèi)依次排列，所述的初級(jí)線圈繞制在所述的初級(jí)鐵心的內(nèi)部，所述的非導(dǎo)磁材料軸嵌在所述的次級(jí)鐵心的內(nèi)部，在所述的次級(jí)鐵心外還套有一Halbach陣列的永磁體，該永磁體使永磁體外側(cè)的磁場(chǎng)增強(qiáng)，使永磁體內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)減弱。本發(fā)明采用Halbach永磁陣列，應(yīng)用于直線發(fā)電機(jī)，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)提高了發(fā)電機(jī)的功率密度，提高了永磁體的利用率，同時(shí)減少了次級(jí)鐵心中的渦流損耗；從而簡(jiǎn)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使電機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定；減小發(fā)電機(jī)的體積和重量。
文檔編號(hào)H02K57/00GK101567613SQ20091002848
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者余海濤, 鋒 李, 楊恒山, 胡敏強(qiáng) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)