波浪发电设备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于产生电能的波浪发电设备。其包括设置成用于漂浮在海上的浮体以及具有定子(5)和往复运动的平移件(6)的直线发电机平移件。定子(5)设置成固定在海床中，平移件(6)通过连接装置连接至浮体。该平移件(6)支承在多个滚动元件(15)中，以便在定子与平移件之间形成周向间隙(14)。根据本发明专利技术，每个滚动元件(15)都具有足够低从而满足以下条件的弹性，即间隙宽度变化(d)导致来自滚动元件(15)的总力的变化，该总力大于宽度变化(d)引起的平移件上的总磁力。本发明专利技术还涉及本发明专利技术的波浪发电设备的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。在本专利技术的第二方面中，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。
技术介绍
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l_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) —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。本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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勻的压力 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。根据进一步优选的实施例，每个滚动元件都是具有由金属制成的轮毂和由塑料制 成的辊道的轮。因此，由于该塑料辊道，滚动元件的弹性在该元件自身内部。因而，滚动元件不必 弹性地安装，弹性安装在支撑故障的情况下会导致很大的维修成本。优选地，金属是铁或 钢。根据进一步的实施例，滚动元件包括周向地分布的多个滚动元件，以便平移件沿 两个垂直的方向被支承。这允许磁极周向地分布在平移件的多于两侧处，因此获得更多的电磁能量转换单兀。根据进一步优选的实施例，平移件具有垂直于轴线的、为多边形的主横截面形状， 因此，在多边形的每一侧上设置有磁体。因此能够提供大量的磁体，并且容易获得平移件的中间位置中的磁力超越。多边 形形状还在所有方向提供了良好限定的支承。优选地，多边形是正多边形，其提供了导致平 稳性能的高度对称性。根据进一步优选的实施例，多边形是四边形。在很多方面，其导致发电机的简单和可靠的结构。优选地，四边形是方形。5根据进一步优选的实施例，平移件设置成在定子内往复运动，滚动元件定位在平 移件外部上并安装在多边形的角部处。平移件的内部布置在诸如保护其不受环境的影响、支承以及与定子的电连接的许 多方面是有利的。通过将滚动元件定位在平移件外部，它们能直接与定子配合，这保证了精 确的支承。在多边形的角部处安装滚动元件导致最稳定的支承，并且多边形的各侧不必部 分地被滚动元件占据，而能完全地留给磁体。根据可替代的优选实施例，平移件具有轴向通孔，刚性元件延伸通过该通孔，并且 滚动元件定位在通孔中。在很多应用中，特别地，当平移件的横截面形状偏离四边形时，这种内部支承导致 更高的精确度以及较不复杂的结构。通孔优选地位于平移件的中心，并且刚性元件优选地 关于通孔对称地定位。刚性元件可构成定子或为刚性地连接至外部定位的定子的杆。根据进一步优选的实施例，滚动元件包括位于垂直于轴线的共同平面中的多个滚 动元件。因此，机械力和磁力的平衡得以优化。根据进一步优选的实施例，滚动元件位于多个这样的平面中，其中每个平面中定 位有多个滚动元件。具有多于一个的这样的平面进一步确保了力的平衡，因为支承发生在多个轴向位 置处。平移件的倾斜倾向因此以简单的方式消除。根据进一步优选的实施例，滚动元件包括多个轴向分布的滚动元件。同样在该实施例中，支承发生在不同的轴向位置确保了平移件关于定子的轴向对 准。根据进一步优选的实施例，轴向分布的滚动元件包括滚动元件的多个轴向行，每 行都包括多个滚动元件。因此，实现了特别良好限定的支承，其以简单方式确保平移件与定子在所有方向 的关系。根据进一步优选的实施例，行的数量为八个，每行包括4至6个滚动元件，并且滚 动元以8个为一组的多个组定位在垂直于轴线的相应的平面中。这意味着滚动元件将轴向地和周向地定位在矩阵中。在每行和每个平面中的大量 的滚动元件提供了机械力的高度分布，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种波浪发电设备，所述波浪发电设备用于产生电能并包括直线发电机（２）和设置成用于在海上漂浮的浮体（１），所述直线发电机具有定子（５）和沿中心轴线往复运动的平移件（６），所述定子（５）设置成固定在海床中，并且所述平移件（６）通过连接装置（３）连接至所述浮体（１），所述平移件支承在多个滚动元件（１５）中，以便在所述定子（５）与所述平移件（６）之间形成周向间隙（１４），其特征在于，每个滚动元件具有足够低从而满足以下条件的弹性，即所述间隙（１４）的宽度（ｄ）的变化导致来自所述平移件（６）上的滚动元件（１５）的总力的变化，所述总力大于由所述宽度（ｄ）的变化所引起的所述平移件（６）上的总磁力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种波浪发电设备，所述波浪发电设备用于产生电能并包括直线发电机( 和设置 成用于在海上漂浮的浮体(1)，所述直线发电机具有定子( 和沿中心轴线往复运动的平 移件(6)，所述定子( 设置成固定在海床中，并且所述平移件(6)通过连接装置C3)连接 至所述浮体(1)，所述平移件支承在多个滚动元件(1 中，以便在所述定子( 与所述平移 件(6)之间形成周向间隙(14)，其特征在于，每个滚动元件具有足够低从而满足以下条件 的弹性，即所述间隙(14)的宽度(d)的变化导致来自所述平移件(6)上的滚动元件(15) 的总力的变化，所述总力大于由所述宽度⑷的变化所引起的所述平移件(6)上的总磁力。2.根据权利要求1所述的波浪发电设备，其特征在于，来自所述滚动元件(1 的所述 总力的变化在所述总磁力的变化的2至5倍的范围内。3.根据权利要求1或2所述的波浪发电设备，其特征在于，每个滚动元件(1 具有安 装在所述发电机上的轴(16)。4.根据权利要求3所述的波浪发电设备，其特征在于，所述轴(16)安装在所述平移件 (6)上。5.根据权利要求1-4中任一项所述的波浪发电设备，其特征在于，每个滚动元件(15) 都被预加负荷。6.根据权利要求5所述的波浪发电设备，其特征在于，每个滚动元件(1 上的预加负 荷力在1至5kN的范围内。7.根据权利要求1-6中任一项所述的波浪发电设备，其特征在于，每个滚动元件(15) 为具有由金属制成的轮毂和由塑料制成的辊道的轮。8.根据权利要求1-7中任一项所述的波浪发电设备，其特征在于，所述滚动元件(15) 包括周向分布的多个滚动元件(15)，使得所述平移件(6)沿两个垂直的方向被支承。9.根据权利要求1-8中任一项所述的波浪发电设备，其特征在于，所述平移件(6)具有 垂直于所述轴线的、为多边形且优选为正多边形的主横截面形状，从而在所述多边形的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：马茨·莱永，斯特凡·古斯塔夫松，
申请(专利权)人：西贝斯特公司，
类型：发明
国别省市：SE