海浪直驱式双边超导直线发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电机领域，特别涉及一种应用超导体励磁的直驱式海浪发电系统。
【背景技术】
[0002]在海洋能源中，海浪波动的巨大能源是其中重要的一部分。据估算，全世界沿海岸线连续耗散的波浪能功率达16MW级别，但这些能量的应用比例却非常小。波浪能是最清洁的可再生资源，它的开发利用，将大大缓解由于矿物能源逐渐枯竭的危机，改善由于燃烧矿物能源对环境造成的破坏。海浪发电作为国内新能源发电中比较年轻的成员，越来被人们重视。
[0003]目前比较常用的空气海浪能转换装置一般包括空气型、液压型、齿轮增速型等，其原理都是利用旋转发电机将机械能转换成电能，但是新近发展新型的采用直线发电机的直驱型海浪发电装置不需要二级能量转换环节，也就减少了能量损耗，同时降低了系统整体的成本和复杂性，可有效提高系统的可靠性。
[0004]超导材料有更强的载流能力，可以产生较强的励磁磁场，所以大部分超导发电机都可以省去了定动子铁心，使得超导发电机大大降低了自身的体积和重量。这样既节省了电机的占地面积和材料的用量，又便于安装和固定。
[0005]超导发电机的电抗更小，仅为传统发电机的1/5-1/2，因此超导发电机有更高的送电能力，输出的电压更稳定，控制要求相对简单。由于大部分超导发电机无定动子铁心，因此降低了电机的铁心损耗；超导发电机体积小，重量轻，因此大量降低了电机的机械损耗。超导发电机的无功功率输出能力也远大于常规发电机。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，解决了超导材料在海浪发电系统中的应用难题，实现超导直线发电机在直驱式海浪发电系统中的应用。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]本发明提出的一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列，每组超导块材磁体阵列包括有多块采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；每个导冷板连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；所述两台GM制冷机布置在超导磁体部分的上方，每台GM制冷机包括一级冷头和二级冷头，所述导冷板上方设有冷却孔，所述二级冷头伸于所述冷却孔中；每个低温冷屏均分别由一台GM制冷机的一级冷头冷却，每组超导块材磁体阵列和导冷板均分别由GM制冷机的二级冷头冷却；所述浮漂支撑上固定有一个双臂的次级支撑，所述次级支撑外侧为海浪浮漂，所述次级支撑内侧设有次级感应线圈阵列；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；两组超导块材磁体阵列分别与两组次级感应线圈阵列相对，两组超导块材磁体阵列的中间设有一组脉冲充磁线圈；两组次级感应线圈阵列跟随海浪浮漂上下移动时，两组超导块材磁体阵列和一组脉冲充磁线圈均与两组次级感应线圈阵列作相对运动。
[0009]可以将上述海浪直驱式双边超导直线发电系统作为一发电单元，包括固定在一连接板上的N个发电单元和N-1个联动装置，所述联动装置包括一段绳索和一个定滑轮，两个发电单元之间设有一个联动装置，所有发电单元的装置中轴与所述连接板固定；在两个发电单元之间:用一个联动装置连接，联动装置的定滑轮固定在连接板上，联动装置的一段绳索绕过一个定滑轮后连接在两个发电单元中的海浪浮漂上；当其中一个海浪浮漂上升时，带动与其连接的海浪浮漂下降。
[0010]还可以将上述海浪直驱式双边超导直线发电系中的固定在所述装置中轴的内部的两台GM制冷机改为液氮罐，并由液氮罐提供的液氮对每组超导块材磁体阵列和导冷板进行浸泡式冷却。
[0011]本发明提出的一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体永磁体阵列，每组超导块材磁体阵列采用Halbach式排列，即每两块纵向相邻N/S交替的超导块材磁体之间放置一块纵向充磁的永磁体；每个导冷板连同其上的超导块材磁体和永磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；所述两台GM制冷机布置在超导磁体部分的上方或下方，所述浮漂支撑上固定有一个双臂的次级支撑，次级支撑外侧为海浪浮漂，次级支撑内侧设有次级感应线圈阵列，所述浮漂支撑上还固定有位于双臂的次级支撑中间的一根滑杆，双臂的次级支撑的内侧和所述滑杆上均分别设有一组充磁感应线圈阵列；三组充磁感应线圈阵列分别位于两组超导块材磁体阵列的两侧和中间；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；三组充磁感应线圈阵列跟随海浪浮漂上下移动时，超导块材磁体阵列与三组充磁感应线圈阵列作相对运动。
[0012]本发明一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的内部固定有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，两个导冷板的外侧均分别设有一组超导块材磁体阵列，每组超导块材磁体阵列包括有一组采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；每个导冷板连同其上的超导块材磁体的外周均分别设有低温冷屏和真空杜瓦；所述真空杜瓦的外壁上设有一组永磁体阵列，真空杜瓦外侧的一组永磁体阵列和该真空杜瓦内侧的一组超导块材磁体阵列的布局是:纵向的两块超导块材磁体之间有一块轴向充磁的永磁体；所述浮漂支撑上固定有一个双臂的次级支撑，次级支撑外侧为海浪浮漂，次级支撑内侧设有次级感应线圈阵列，所述浮漂支撑上还固定有位于双臂次级支撑中间的一根滑杆，双臂的次级支撑内侧和所述滑杆上均分别设有一组充磁感应线圈阵列；三组充磁感应线圈阵列分别位于两组超导块材磁体阵列和两组永磁体阵列的两侧和中间；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；三组充磁感应线圈阵列跟随海浪浮漂上下移动时，超导块材磁体阵列与三组充磁感应线圈阵列作相对运动。
[0013]本发明一种海浪直驱式双边超导直线发电系统，包括浮漂支撑、装置底座和装置中轴，所述装置中轴的两侧分别固定有一组次级感应线圈阵列；所述浮漂支撑上固定有海浪浮漂，所述海浪浮漂设有超导磁体部分和两台GM制冷机，所述超导磁体部分包括分别设置在所述海浪浮漂相对的两个侧面上的两组脉冲充磁线圈阵列和与所述装置中轴的轴线对称布置的两个导冷板，每个导冷板分别位于装置中轴同一侧的所述次级感应线圈阵列和脉冲充磁线圈阵列之间，两个导冷板的内侧均分别设有一组超导块材磁体阵列，每组超导块材磁体阵列包括有32块采用N/S交替的方式排列的超导块材磁体；所述浮漂支撑的下方和装置中轴的顶部之间连接有回复弹簧；两组超导块材磁体阵列和两组组脉冲充磁线圈跟随海浪浮漂上下移动时，两组超导块材磁体阵列和两组组脉冲充磁线圈均与两组次级级感应线圈阵列作相对运动。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0015]相比于超导旋转电机，超导直线电机可以看作是其的一种变化形式，因其简单的结构和特殊场合直线机械能的需求而被广泛研宄。由于超导电机在运行时需要装备冷却系统，旋转电机在冷却系统的设计和维护上更加的困难，结构简单的超导直线发电机在设计有着先天的优势。本发明应用超导励磁的海浪发电能进一步提高发电系统的整体效率。
【附图说明】
[0016]图1是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例1的结构示意图；
[0017]图2是图1所示实施例1中超导磁体及其制冷系统；
[0018]图3是图1所示实施例1中超导磁体排列图；
[0019]图4是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例2的结构示意图；
[0020]图5是图4所示实施例2中超导磁体Halbach排列图；
[0021]图6是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例3的结构示意图；
[0022]图7是图6所示实施例3中超导磁体及其制冷系统；
[0023]图8是图6所示实施例3中超导磁体Halbach排列图；
[0024]图9是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例4的结构示意图；
[0025]图10是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例5的结构示意图；
[0026]图11是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例6的的结构示意图；
[0027]图12是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例7的结构示意图；
[0028]图13是海浪直驱式双边超导直线发电系统实施例8的结构示意图。
[0029]图中:
[0030]1-海浪浮漂2-浮漂支撑
[0031]3-回复弹簧4-导冷板
[0032]5-超导块材