[发明专利]一种无铁芯轴向磁通直驱式海洋能发电机

摘要

一种无铁芯轴向磁通直驱式海洋能发电机，包括定子、双转子和转动轴，定子和双转子均采用无铁芯结构。定子固定在发电机的基座上，定子的左右两侧分别设有一个转子，转动轴穿过定子和双转子的中心，所述转动轴与双转子通过轴承连接。定子上布置有定子绕组，且所述定子上嵌入变流电路和控制电路。双转子上均固定有永磁体。

主权项

1.一种无铁芯轴向磁通直驱式海洋能发电机，其完全浸没在海水中工作，其特征在于：由定子(4)、双转子(1)和转动轴(8)组成，所述定子(4)和双转子(1)均采用无铁芯结构；定子(4)固定在发电机的转动轴(8)上，定子(4)的左右两侧分别设有一个转子(1)，转动轴(8)穿过定子(4)和双转子(1)的中心，所述转动轴(8)与双转子(1)通过轴承(3)连接；定子(4)上布置有定子绕组(5)，且所述定子(4)上嵌入有变流电路(7)和控制电路(6)；双转子(1)上均固定有永磁体(2)，永磁体(2)贴于转子(1)的内侧；采用无铁芯结构的定子(4)，两侧定子绕组(5)均包括12个线圈，采用印制电路板(PCB)结构，印制电路板(PCB)为双层结构，定子绕组(5)的首尾端位于右层PCB板的外圈上，在右层PCB板外圈上，12个线圈分为三相，分别将每相的四个线圈的首尾端并联或串联，三相绕组采用Y型连接方式；控制电路(6)和变流电路(7)分别位于两侧定子绕组(5)印制电路版的不同层面；所述变流电路(7)包括整流电路和逆变电路，其中前级为整流电路，整流电路连接发电机三相绕组输出，后级为逆变电路，逆变电路通过程序控制，根据用户需求输出不同频率、电压的三相交流电，逆变电路的三相引出线通过发电机轴(8)内部引出，供用户使用，变流电路(7)用于直流电与交流电之间的转换；所述控制电路(6)为最大功率跟踪电路，用于控制发电机在不同海况下以最大功率输出，控制电路(6)与变流电路(7)连接，通过控制变流和逆变电路的工作参数，改变发电机的电磁转矩，实现最大功率跟踪的目标；控制电路(6)、变流电路(7)与发电机定子绕组(5)通过双层印制电路板(PCB)工艺融为一体，易于整体进行抗海水腐蚀镀膜工艺，电机结构更为紧凑，更适于单元化、模块化生产加工和使用，而且减少了中间输出环节，提高了发电系统的可靠性，实际应用时，根据不同海况，发电机投放于海内一定深度，通过绳缆挂于应用设备附近，发电机转子(1)外侧固定安装叶片，海流驱动叶片旋转，发电机转子(1)旋转，固定于转子(1)的Halbach阵列永磁体(2)与定子(4)的绕组(5)发生相对运动，绕组(5)将以一定的速度切割永磁体(2)产生的磁力线，进而绕组(5)内产生一定频率的电压、电流，电流流过变流电路(7)，通过三相引出线经轴(8)内部引出至供电设备，其中，电流流过变流电路(7)时，变流电路的整流、逆变环节的参数通过控制电路(6)根据海况及用户要求进行控制，通过调节整流环节的输出直流电压、电流以及逆变环节的电压、电流，使发电机输出的电能频率和电压满足用户的用电需求，而且通过调节整流环节的输出直流电压、电流以及逆变环节的电压、电流，可改变发电机的电流，进而调节发电机的电磁转矩，实现对发电机的调速，达到不同海流流速下调节发电机转速以实现最大功率跟踪的控制目标，所述双转子(1)均采用抗海水腐蚀及生物附着高分子材料实现；所述的双转子(1)仅由永磁体(2)和高分子材料组成，高分子材料用于制作转子轭部，转子(1)转动惯量小，因此发电机的启动性能优异，特别适用于低流速区域的海洋能发电应用；永磁体(2)包括第一永磁体(201)和第二永磁体(202)，第一永磁体(201)和第二永磁体(202)均采用Halbach阵列结构，Halbach阵列采用90°充磁角度，永磁体(2)采用8极结构；所述电机为全开放式无空腔密封结构，仅需对永磁体进行抗海水腐蚀灌封工艺处理，整个电机可完全浸没在海水中工作，其中定子亦浸没于海水中，电机工作环境不受海水深度造成的压强限制，可工作于任意深度。