改进的管状发电机制造技术

一管状线性发电机包括一细长的转换器（１２），该转换器包括一连串的永磁体（１３、１４……）还包括一个或多个包含在其中并固定到一铁磁体套筒（３１）的环形线圈（未示出）。所述转换器和电枢之间的相对运动使得线圈中产生电流。所述套筒是根据其一端或两端周围的磁导率而构造的，如（３２）所示，以便减少套筒和永磁体之间沿所述转换器的磁阻力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对于管状线性发电机性能的改进。
技术介绍
电机的电枢包括一个或多个环形线圏和所述转换器，该转换器包括一连 串细长的磁极。 一连串的磁极可以由大量纵向排列的永磁体形成，该磁 极用于集中往复通过所述环形线圈。从磁极放射出的磁力线切割环形线圏巻，产生电能。 一个如此结构的实施例是英国专利GB2079068及其外 国同族专利的管状线性电动机，目前在世界范围内广泛使用。(应该注意在本文中，电枢这个词指的是包含在发电机线圈中的零 件，转换器这个词指的是包含在永磁体中的零件。电流作为所述两零件 中彼此相对运动的结果而产生。另外，本领域技术人员可以理解，这里 描述的这种永磁体发电机能够作为等同于一台电动机进行操作。因此， 在本专利技术中发电机与电动机这两个词可以互换。)需要把摆动机械能转换成电能的工业产品的数目正在增加。特别是 把潮沙能转换成电能的工业产品。 一种潮汐能转换器的实施例是一放置 在海面上的浮体，该浮体的运动引起线性发电机的电枢和转换器之间的 相对运动，因此把潮汐能转变为电能。可以理解，为了使给定尺寸和成本的线性发电机产生的电能最优化， 所述发电机需要尽可能高效地进行电磁转换。对于潮汐能转换器，能量 转换效率是特别重要的考虑事项，其是产生足够电力的根本，以确保最 初的资本投资有所回报。其产生的磁通量和/或其内在的结构的优化利用 对任何电动机/发电4几的效率有重大的贡献。一个这样的优化利用磁通量的工具包括同轴设置并且连接到环形线 圈形成电枢的铁磁体圆柱套筒。所述套筒存在的作用是以改善所述线圈 内的磁链的方式抽出从转换器射出的磁通线。在管状永磁线性发电机中使用任意形式的铁磁体套筒的缺点是无论 怎样都会导致使用不利的磁阻。磁阻引起了所述发电机的运动部件相对 于固定部件的运动方向上经受的机械力不均衡。这是由于电枢和铁磁体 套筒的分散设置的磁极之间的凸极的磁吸引作用引起的凸极。如果凸极 的磁吸引作用严重的话，磁阻能够引起机械震动，超过延长期甚至导致 损坏。
技术实现思路
根据本专利技术， 一线性发电机设有一环形电枢和一与其以相同中心定位的转换器，并且;f皮此可以沿纵轴相对运动，其中一磁力能穿透的套筒 被固定且环绕在电枢的周围，所述套筒一端或两端的磁导率与套筒圆周 的轮廓相符以便套筒和电枢相对于转换器运动时的纵向磁阻力的变化减 小。当然这种磁阻力的减小是相对于如果各端有相同的磁导率时相应的 /磁阻力而言的。在优选实施例中，所述套筒磁导率的轮廓线通过套筒端周围、套筒一端或两端材料的量的变化而得到，这样的变化是所述电枢的周围处套筒材料缺失的变化形式。优选地，沿所述周围有大量的变化的循环，以减小对于套筒上净作用力的任何倾向以变更倾斜或偏转方向(参 见有一水平纵轴的发电机)。完成这种缺失的一种方法是通过环绕所述电枢的横跨套筒边缘的纵 向偏移的变化，例如这样一种偏移变化可能是正弦曲线、三角形曲线或 城墙形曲线。通过该方法，当任何一条或多条特定的套筒边缘被吸引到 一个特定万兹极和/或一组》兹;f及的某个方向上的时候，其他特定的边缘受到更小的吸引力或#:吸引到相反的方向上，因此任意特定磁极或一组磁极 对套筒的净吸引力被削弱，在一定范围之内，无论所述套筒相对于转换 器在何种位置这种削弱都将存在。实际上，所述轮廓线可以沿着预置的和连续的曲线导致所述套筒有 一对略长的长度和一对略短的长度，每一对的长度彼此直接相对。作为 选择，可以采用一城形轮廓线。在这种情况下，轮廓线在所述套筒的两 端是有效的，所述套筒的总平均长度是故意选择的，以便仍然保留在所 述套筒一端的任何剩余的磁阻力通过另一端保留的任何剩余磁阻力的反 作用被平衡。使用这样一种磁力可穿透的套筒，有利于改善作用在所述线圈上的 磁通量，但也有重要的缺陷。实际上，这促使在套筒中产生涡流，涡流 在所述转换器的永^磁体中往复传播。这导致了制动作用和至少与制动作 用同样重要的套筒材料发热。无论在发电机还是在电动机中，这都增加 了在电枢线圈内发生的热损耗，显著的影响整体性能。根据本专利技术的一方面，所述套筒包括大量单独的铁磁体元件或是由 大量单独的铁磁体元件中构成，所述铁磁体元件用于抽出来自转换器的 磁通线，但是每一个铁磁体元件都是成型和单独绝缘的以便充分消除围绕和/或沿着所述套筒圆周的涡流循环。在本专利技术本方面的优选实施例中，所述单独的元件由不连续段体的铁i兹体材料成型，例如软铁，平行设置并且互相横跨邻接以便形成上述 套筒。所述段体可以通过适当的树脂或类似物被彼此粘结。所述单独的 元件可以用有特别有利的磁导率属性的铁磁体材料制造，比如硅铁合 金。在另一实施例中，所述元件可以包括单独的微粒，例如嵌入在不导 电的塑料材料中的小滚珠轴承。上述布置的结合导致了线性发电机能够没有任何内在的有害的磁阻 力或制动力的情况下充分操作并且在套筒内几乎没有或没有热损耗。总 的来说，与未设有本专利技术的结构的套筒的发电机(或电动机)相比可以提高性能30%以上。实际上，制造管状线性发电机的转换器时，根据所期望的性能选择 不同等级的永磁体。例如，在需要高输出的情况下，成本当然不是问题， 可以使用稀土元素的氧化物钕硼铁磁体。这些磁体的矫顽磁性很高并且 几乎不会由于电枢线圏的电流循环？ 1起消磁的风险，而消磁可使铁磁体 处于不利的工作点。另一方面，如果使用低矫顽磁性的陶瓷磁体，例如已知的铁氧体，则可能会遇到这样的影响，因为其磁能(BH)曲线特性中可能存在明显的膝部(distinctive knee )。使用这里描述的铁磁体套 筒减小了这种风险，因为事实上其有助于沿所述转换器定位的永磁体的 南北极石兹耦合。(事实上，所述套筒形成一用于石兹场传播的石兹短路通道。)无论如何，显然套筒起到了更有效的延伸出电枢线圈每一边的作用， 而不是仅仅覆盖这样一个线圈。例如，套筒的最长的长度精确的覆盖所 述环形电枢线圈的长度并且仅在其内表面上覆盖了所述电枢的端线圈。根据本专利技术的特征，所述铁磁体套筒的长度加工成足够超过电枢线 圈组的纵向总长度，以便与所述线圈组的每一端交叠确保避免引起所述 磁体感应消磁，所述磁体足够提供给同样长度的转换器，磁体暴露在线 圈外，处于以其为中心的所述电枢的尽头。众所周知管状线性发电机或电动机的结构，其环形线圈浸在树脂中。 这样做的目的是把线圏彼此相对的固定在适当位置，并且提供一热传导 路径到外部的热传导表面。然而，这样一种用于管状线性发电机的结构 是公开于此的改进的主题，可以理解，所述套筒离其同轴围绕的磁体有 一径向距离，该距离会由于所述树脂层的厚度而增大。实际上，为了在 套筒和磁体之间提供最佳的磁耦合，希望保持该径向距离尽可能小。根据本专利技术的另一特征，所述独立元件包括生产过程中嵌入在树脂 内的铁磁体套筒，树脂用于粘合线圏。通过这种方法，由所述元件形成 的所述铁磁体套筒能够尽可能的接近所述线圈的外径，并且相对尽可能 的接近所述电枢的磁极。对于管状线性发电机的特别应用和前面描述的波能应用，希望能够 制动所述电枢相对于转换器的运动。在本实施例中这可能是必要的，例 如，由于畸波引起的突然的和意外的运动。 一种这样的制动行动可以通 过短路电枢线圈很方便的实现。所述电动势在所述线圈中循环能够有效 的减緩转换器的运动。使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性发电机，其有一圆环电枢和一与该电枢同心设置的转换器，并且二者可以沿纵轴彼此相对运动，其中，一磁力能穿透的套筒被固定且环绕在该电枢的周围，所述套筒是根据其一端或两端周围的磁导率而构造的以便套筒上沿电枢相对于转换器的运动方向的纵向磁阻力的变化减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2005-1-11 0500507.91.一种线性发电机，其有一圆环电枢和一与该电枢同心设置的转换器，并且二者可以沿纵轴彼此相对运动，其中，一磁力能穿透的套筒被固定且环绕在该电枢的周围，所述套筒是根据其一端或两端周围的磁导率而构造的以便套筒上沿电枢相对于转换器的运动方向的纵向磁阻力的变化减小。2. 根据权利要求1所述的线性发电机，其特征在于所述套筒磁导 率的轮廓线通过套筒端周围处套筒一端或两端材料的量的变化而得到， 这样的变化以套筒材料缺失的变化形式设置在所述电枢的周围。3. 根据权利要求2所述的线性发电机，其特征在于套筒材料量的 变化是通过环绕所述电枢的横跨套筒的长度方向的边的纵向偏移的变化 来实现，这样一种偏移变化的实施例可能是正弦曲线、三角形曲线或城 墙形曲线。4. 根据权利要求3所述的线性发电机，其特征在于所述套筒的两 端是如此构造的，在所述套筒基体相反端边缘部的偏移是这样的以便两 端的边缘部之间的距离在所述套筒周围是基本连续的。5. 根据上述任一项权利要求所述的线性发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：休彼得格兰维尔凯利，
申请(专利权)人：三叉戟能源有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]