[发明专利]用于水下使用的线性发电机及产生电能的方法

说明书

技术领域

本发明在第一方面中涉及一种用于海中水下使用的线性发电机（linear generator），并且该线性发电机具有定子和线性往复式转换器（translator），转换器附接至连接装置，该连接装置布置为将转换器连接至海面上的浮体（floating body），发电机具有形成防水室的密封壳体，转换器位于该密封壳体中，该连接装置布置为穿过壳体的壁部中的带有密封件的开口。

在第二方面中本发明涉及设置有这种线性发电机的波浪发电单元（wave power unit）的使用。

在第三方面中本发明涉及一种通过以下步骤产生电能的方法：提供具有往复式转换器的水下线性发电机，将发电机封装在防水壳体中，将线性发电机锚定于海底，提供漂浮在海面上的至少一个浮体，通过连接装置将至少一个浮体连接至转换器，在壳体的壁部中布置带有密封件的开口，并且将连接装置布置为穿过开口。

在本申请中术语“径向的”、“轴向的”、“横向的”等指代通过转换器的中心的往复移动（即，除非另有明确说明，否则就是中心轴线）限定的轴线的方向。术语“上部的”和“下部的”指代竖直方向并涉及所讨论的部件在波浪发电单元工作时的位置。

背景技术

海中和大的内陆湖中的波浪运动构成了迄今为止几乎没有被利用的潜在能量源。然而，已提出多种建议，以使用海浪的竖直运动在发电机中产生电能。由于海面上的点进行往复竖直运动，因此使用线性发电机产生电能是适当的。

WO 03/058055公开了这样一种波浪发电单元：其中，发电机的移动部件（即，与旋转发电机中的转子相对应的且在本申请中被称作转换器的部件）相对于发电机的定子往复运动。在该公开中，定子锚定在海床中。转换器通过柔性连接装置（诸如缆线、缆绳或链条）连接至漂浮在海上的本体。

在这种已知的波浪发电单元中，线性发电机封装在形成水下站的一部分的防水壳体中。缆线在其上端处经由穿过壳体中的带有密封件的开口的杆连接至转换器。将缆线经由杆连接至转换器对于获得良好的密封来说是重要的，并且为了提供与转换器移动的最大对准。通过作用在浮体上的波浪运动，由于通过缆线和杆传送的运动使转换器上下往复。杆因此对应地往复。这意味着该站需要具有高于发电机的防水壳体的足够高度，以允许杆的往复。在上端处，需要某种装置，以调节通常倾斜的缆线适应杆的线性往复运动。这意味着该站需要高于发电机的相当高的建造高度。这导致整个水下站的很大高度，使得其将是塔状的。

由于浮体通过缆线等连接至发电机，因此浮体具有一定自由度，以相对于水下站横向地漂移。来自缆线的横向力将由此作用在水下站的上端上。这导致塔状构造上的弯曲力促使塔倾斜。水下站的位于发电机上方的部分由此有助于增加倾斜力的动量。高的倾斜力可能干扰发电机的性能。因此需要应对倾斜动量的措施。水下站的位于发电机上方的部分还增加了所需要的总构造材料。

发明内容

本发明的目的是减少与波浪发电单元的水下站的大构造高度相关的缺点。

根据本发明的第一方面，该目的通过介绍性地说明的这种类型的线性发电机来实现，该线性发电机包括以下特定特征：在工作时，至少在转换器的部分移动期间，具有所述带有密封件的开口的壁部位于转换器的上端的高度下方的高度处。

发电机的移动被限定为允许转换器在上端与下端位置之间进行的最大移动。应该理解的是，在工作时，线性发电机关于转换器竖直地往复运动所沿的中心轴线而定位。

传统地，带有密封件的开口已位于防水壳体的顶壁处，即，位于整个发电机上方。因此，在转换器的任何轴向位置中，带有密封件的开口位于转换器的上端上方。通过将带有密封件的开口布置得较低，使得至少在转换器的部分移动期间，带有密封件的开口位于转换器的上端下方，连接装置的必须线性地引导的部分将位于较低的高度处并在轴向方向上至少部分地与发电机重叠。

将所发明的线性发电机利用于波浪发电单元因此使得其可以具有发电机上方的减小的或甚至消除的建造构造高度，从而消除或减小了如上所述的缺点。就此而论，使用根据本发明的线性发电机从而将导致较低的建造成本和更好的性能。

根据本发明的一个优选实施方式，在转换器的大部分移动期间，具有带有密封件的开口的壁部位于转换器的上端下方。

这代表连接装置的导向部分的线性地移动在较大程度上与发电机的轴向延伸重叠的实施方式。从而上述优点变得更突出，因为这意味着发电机上方的构造的高度的极大减小。

根据另一个优选实施方式，在转换器的整个移动期间，具有带有密封件的开口的壁部位于转换器的上端下方。