单体多腔式楔形永磁体Halbach阵列海浪发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种单体多腔式楔形永磁体Halbach环形阵列的海浪发电装置，属于海洋可再生新能源范畴。
【背景技术】
[0002]随着世界经济不断地高速发展，世界各国对能源的需求量急剧增长，当前出现的全球石油危机以及因危机引发的能源战争，使人们更加清醒地认识到能源在国民经济和社会发展中所起到的重要作用。海洋作为占地球面积7 O %的主体，不仅拥有丰富的水产、石油等资源，更蕴藏着巨大的能源，因此也得到各国广泛关注和研宄，尤其表现在海洋能发电领域。早在1911年世界上第一台海洋波浪能发电装置研制成功之后，许多国家都致力于研宄波浪能发电。2 O世纪8 O年代以来，各国相继建成了 2 O多个波浪能发电装置或电站。但就目前现存海洋能发电装置、电站以及海洋能发电专利而言，大多都严格遵循三级能量传递形式，并最终通过发电机完成机械能到电能的转变。其装置结构的复杂性和发电机本身局限性，使装置发电效率低且结构复杂，并相继产生制造成本高、安装困难，后期维修成本和任务加剧等困难，这些严重制约了海洋能发电的普遍化、产业化和规模化的发展。因此实现小型化，结构简单，效率高的海洋能发电装置依旧是当前各国研宄和开发的重点。
[0003]Halbach阵列是1979年美国劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家K.Halbach博士提出了一种新颖的永磁结构。其原理是将切向和法向充磁的永磁体结合起来，使得磁力线一侧得以汇聚，另一侧得以削弱，从而获得比较理想的单边强磁场。此结构多应用与电机中，不仅可以增加气隙磁场强度，而且可以降低铁心损耗，减小轭部厚度，提高电机的动态响应性能。
[0004]公开号为CN102437701A的中国发明专利，其公开了一种岸基海浪发电机，以Halbach阵列永磁体代替传统的永磁体，其通过动子的上下运动实现切割磁场，产生电流，依靠的是海水的潮涨潮落，此种发电方式容易造成能量损耗、发电效率低等缺陷。且其不能用于离岸海洋装备和孤岛供电。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有海洋能发电装置庞大、制造成本高、安装维修困难、依赖发电机设备、且因结构复杂而产生能量损耗、发电效率低等缺陷，而提供一种单体多腔式楔形永磁体Halbach阵列海浪发电装置。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下:一种单体多腔式楔形永磁体Halbach阵列海浪发电装置，包括:壳体、安装在所述壳体顶部的上端盖、连接在所述壳体下方的可转动的叶轮立杆、以及固定在所述叶轮立杆底部的叶轮；所述壳体的内部分为上腔、中腔和下腔三个独立腔室；所述下腔为沉浮密封室，内部安装有氮气皮囊，通过进出气阀实现装置的沉浮；所述中腔为发电室，内部安装有Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备，且所述Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备与所述壳体之间通过套圈螺接，所述Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备的下端与所述叶轮立杆相连接，所述上腔为电源后处理室，内部安装有电性连接的逆变整流器和蓄电池，将Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备产生的电流，通过逆变整流器整流后传递给蓄电池以存储，也可直接提供给负载，实现电流的利用。
[0007]在本实用新型一较佳实施例中，所述Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备包括定子和动子，所述定子和所述动子同轴，所述定子为Halbach环形阵列楔形永磁体，所述动子由圆柱形绕组轴和镶嵌式固定安装于所述圆柱绕组轴上的双层式环形分布绕组组成，所述圆柱形绕组轴与所述叶轮立杆相连接，连接处安装有超越式离合器，所述Halbach环形阵列楔形永磁体通过套圈与所述外壳螺栓连接，且所述Halbach环形阵列楔形永磁体与所述双层式环形分布绕组之间留有空腔。叶轮转动，带动圆柱形绕组轴上的双层式环形分布绕组旋转而切割Halbach环形阵列的楔形永磁体磁场的磁感线产生电流。
[0008]在本实用新型一较佳实施例中，所述套圈为正八边形套圈。
[0009]在本实用新型一较佳实施例中，所述上端盖通过沉头螺钉安装在所述壳体的顶部。
[0010]在本实用新型一较佳实施例中，所述壳体为圆柱形耐压外壳。
[0011]在本实用新型一较佳实施例中，所述下腔与所述中腔之间通过密封橡胶环相隔开。
[0012]在本实用新型一较佳实施例中，所述中腔与所述上腔之间通过工作面板相隔开，所述工作面板与所述壳体通过螺栓相连接。
[0013]在本实用新型一较佳实施例中，所述工作面板呈中心镂空结构。
[0014]在本实用新型一较佳实施例中，所述上腔内还安装有定位导向的卫星传感装置。
[0015]在本实用新型一较佳实施例中，所述叶轮为轴流叶轮；所述叶轮立杆为中空型；所述圆柱形绕组轴为中空型；减少整个装置的质量。
[0016]本实用新型的有益效果:利用永磁体Halbach阵列所产生的单边磁场效应，实现装置自体发电，实现海洋能到电能的一级化能量转变。采用卫星传感装置，可为离岸海洋装备和孤岛供电。无需依赖发电机和能量转换装置，整个发电装置结构简单、小巧，便于制造、安装和维修，且具有海洋能利用率高、成本低、独立、持续稳定发电和建设简便等优点。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型一种单体多腔式楔形永磁体Halbach阵列海浪发电装置一较佳实施例中的结构示意图；
[0018]图2是图1所示的A-A剖视图；
[0019]图3为图2所示Halbach环形阵列楔形永磁体的结构示意图；
[0020]图4为图2所示圆柱形绕组轴上双层式环形分布绕组镶嵌安装的结构示意图；
[0021]图5为图2所示Halbach环形阵列楔形永磁体与双层式环形分布绕组的安装截面图；
[0022]附图中各部件的标记如下:1、下腔，2、中腔，3、上腔，4、沉头螺钉，5、上端盖，6、螺栓，7、逆变整流器，8、蓄电池，9、卫星传感器，10、工作面板，11、圆柱形耐压外壳，12、Halbach环形阵列楔形永磁体，13、双层式环形分布绕组，14、套圈，15、圆柱形绕组轴，16、密封橡胶环，17、超越式离合器，18、氮气皮囊，19、叶轮立杆，20、叶轮，21、充磁方向，22、磁感线方向。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0024]请参阅图1-图5，本实用新型实施例包括:
[0025]一种单体多腔式楔形永磁体Halbach阵列海浪发电装置，包括:圆柱形耐压外壳11、安装在所述圆柱形耐压外壳11顶部的上端盖5、连接在所述圆柱形耐压外壳11下方的可转动的叶轮立杆19、以及固定在所述叶轮立杆19底部的叶轮20 ;其中，所述上端盖5通过沉头螺钉4可拆卸地安装在所述圆柱形耐压外壳11的顶部，所述圆柱形耐压外壳11的内部分为上腔3、中腔2和下腔I三个独立腔室。
[0026]所述下腔I为沉浮密封室，内部安装有氮气皮囊18，通过进出气阀实现装置的沉浮。
[0027]所述中腔2为发电室，内部安装有Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备，所述Halbach环形阵列楔形永磁体发电设备包括定子和动子，所述定子和所述动子同轴；所述定子为Halbach环形阵列楔形永磁体12，Halbach环形阵列楔形永磁体12产生的磁场为内强外弱型，且磁场平稳；所述动子由圆柱形绕组轴15和镶嵌式固定安装于所述圆柱绕组轴15上的双层式环形分布绕组13组成；所述圆柱形绕组轴15与所述叶轮立杆19相连接，连接处安装有超越式离合器17，实现恶劣天气叶轮立杆19与圆柱形绕组轴15脱离，保护发电装置；所述H