[发明专利]波浪发电设备及其应用

说明书

技术领域

本发明第一方面涉及一种波浪发电设备(wave-power unit)，其用于产生电能，并包括设置成用于漂浮在海上的浮体和直线发电机，该直线发电机具有定子和沿中心轴线往复运动的平移件(translator)，定子被设置成固定在海床中，并且平移件通过连接装置连接至浮体，该平移件支承(journal)在多个滚动元件中，从而在定子与平移件之间形成周向间隙。

在本发明的第二方面中，其涉及这种波浪发电设备的应用。

在本申请中，如果未以别的方式明确指出，那么术语“径向的”、“轴向的”以及“周向的”涉及由平移件的中心的往复运动定义的轴线。术语“上部”和“下部”涉及垂直方向，并且涉及当波浪发电设备运行时所讨论的部件的位置。

背景技术

海洋和大的内陆湖中的波浪运动构成至今几乎未被开发的潜在能量源。然而，已经提出了多种建议以利用海洋的垂直运动来产生发电机中的电能。由于海洋表面上的点做往复垂直运动，其适于使用直线发电机产生电能。

WO 2004/085842公开了这样一种波浪发电设备，其中，发电机的运动部分(即对应于旋转的发电机的转子、且在本申请中称为平移件的部分)关于发电机的定子往复运动。在该公开中，定子固定在海床中。平移件通过电线、电缆或链连接至海洋上的浮体。

重要的是，平移件相对于定子的线性运动的导引精确且可靠，以便平移件与定子之间的间隙的大小保持在精确值。间隙大小为1-5mm，优选为大约2mm。由于所讨论的这种类型的发电机可能相当大，导引中的精确度不足伴随着间隙的大小冒相当多地偏离预定值的风险。这导致所产生的磁力的不对称，从而导致平移件上的有害不对称力，并有操作紊乱和故障的风险。同样，能量的电磁转换被不正确的间隙大小消极地影响。

平移件与定子之间具有非常强的磁引力。为了最小化支撑件上的负荷，发电机优选地制作成对称的，以便穿过(across)一侧上的间隙的磁力超过(outbalance)穿过相对侧上的间隙的磁力。因此，所需的支承力(joumaling force)理想地为零。

然而，当发生自平衡位置(equilibrium)的轻微偏离时，在间隙减小的一侧上的磁力将增加，而在间隙增大的相对侧上磁力将减小。因而磁合力将作用以进一步朝向间隙减小的一侧移动平移件。

本发明的目的是设置平移件的支承，以便以有效方式抵制(counter-acted)当间隙宽度改变时发生的上述影响。

发明内容

本发明的目的得以实现是因为初始描述类型的波浪发电设备包括以下特殊特征，即每个滚动元件都具有足够小从而满足以下条件的弹性，即间隙宽度的变化导致来自平移件上的滚动元件的总力的变化，该总力的变化比因所述宽度的变化导致的平移件上的总磁力的变化大。

因而，当间隙减小时，来自滚动元件的力比磁力增加更快。间隙宽度的减小将因增加的磁力而加速的倾向被来自滚动元件的反作用力消除。

应理解，滚动元件的弹性是建立在滚动元件与其靠着滚动的轨道之间的配合中的总支承弹性。如果例如滚动元件在其上滚动的一个或两个轨道具有涂层，该涂层的弹性包括在滚动元件的弹性中。同样，滚动元件的安装中的任何弹性也包括在其中。

根据优选实施例，来自滚动元件的所述总力的变化在所述磁力的变化的2至5倍的范围内。

因此，来自滚动元件的力的增加至少是磁力增加的两倍，其在保证足够的反作用力中提供很大的可靠性。该范围的上限意味着滚动元件将具有确定的最小弹性。如果这些元件几乎全部是刚性的，其他问题将出现，因为为了避免各个滚动元件上的不均匀的压力将需要公差的高精确性。

根据进一步优选的实施例，每个滚动元件都具有安装在发电机上的轴。

在滚动元件与相关的运动部分之间提供适当控制的配合是机械方面有利的布置。

根据进一步优选的实施例，轴安装在平移件上。

这简单地获得了滚动元件的充分安装。如果关于支承需要做修理工作，例如，滚动元件的更换或其安装的调整，那么如果它们被安装在平移件上更方便。

根据进一步优选的实施例，每个滚动元件都被预加负荷。

这有助于获得平移件在中间位置(中立位置，neutral position)的合适支承，并在间隙宽度变化发生时提供有利的力条件。

依照进一步优选的实施例，每个滚动元件上的预加负荷力在1至5kN的范围内。

对于大多数应用，在该范围内的预加负荷力将是具有足够的预加负荷的需要与避免中间位置中的滚动元件的太大挤压之间的充分平衡。