一種風能和波浪能發(fā)電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用海洋、湖泊、河流等領域的風能和波浪能發(fā)電裝置，屬于發(fā)電領域。
【背景技術】
[0002]經濟的發(fā)展、科技的進步促使人們對能源需求不斷提高，傳統(tǒng)一次能源消耗殆盡，人們不得不尋求潔凈的可再生能源，例如，太陽能、風能、潮汐能、波浪能、生物質能等等。面臨世界性的能源危機，能否充分有效地利用各種清潔能源已成為制約全世界經濟發(fā)展、和平穩(wěn)定的重要因素。
[0003]我國海洋遼闊、海岸線曲折漫長，海洋能源豐富，大力開發(fā)海上新能源，可以有效緩解傳統(tǒng)能源枯竭、能源成本增加、能源配置不合理等問題。風能和波浪能是浩瀚海洋中蘊藏的綠色可再生能源，其含量巨大、應用前景廣闊。風能是地球表面大量空氣流動所產生的動能，波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。隨著人們對風能和波浪能發(fā)電的認識不斷加深，各種風能發(fā)電和波浪發(fā)電裝置不斷涌現(xiàn)。經過多年發(fā)展，英國、日本、愛爾蘭、挪威、西班牙、葡萄牙、瑞典、丹麥、印度、美國及中國等國家研發(fā)了大量風能和波浪能發(fā)電裝置，漂浮在海面上或固定在海岸邊。
[0004]目前，人們所利用風能和波浪能的方式是將動能或勢能轉換成電能，所開發(fā)的裝置基本上是面對單一能源，或者是風能，或者是波浪能。如何進一步提高兩種能源的利用率，增加能量轉換裝置的功率密度，共享投資成本，對海洋資源的利用和發(fā)展具有重要的理論意義和實用價值。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種風能和波浪能發(fā)電裝置，旨在通過引入直線旋轉兩自由度發(fā)電機，實現(xiàn)風能和波浪能的同時回收和利用，以增加能量轉換裝置的功率密度。
[0006]技術方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種風能和波浪能發(fā)電裝置，包括垂直軸風力機(I)、直線旋轉兩自由度發(fā)電機、浮筒(10)和固定粧(11)。
[0007]所述垂直軸風力機(I)的旋轉軸(2)為中空結構，且旋轉軸(2)與直線旋轉兩自由度發(fā)電機的外轉子(3)剛性連接；而直線旋轉兩自由度電機的動子(9)通過第一軸承與旋轉軸(2)空腔內部滑動連接，使得動子(9)可在旋轉軸(2)的空腔內往復運動；同時所述直線旋轉兩自由度發(fā)電機的動子(9)固定安裝在浮筒(10)上。
[0008]直線旋轉兩自由度發(fā)電機的定子(8)的上端部通過第二軸承支撐外轉子(3)，電機定子(8)的下端部與固定粧(11)為剛性連接，通過固定粧(11)將整套發(fā)電裝置固定在水面上。
[0009]優(yōu)選的:所述直線旋轉兩自由度發(fā)電機包括旋轉運動單元和直線運動單元；所述旋轉運動單元利用風能發(fā)電，所述直線運動單元利用波浪能發(fā)電。
[0010]優(yōu)選的:所述旋轉運動單元包括直線旋轉兩自由度發(fā)電機的外轉子(3)、徑向充磁的永磁體(4)、三相對稱繞組(5)和定子(8);所述徑向充磁永磁體(4)表貼在外轉子(3)的內表面，且N極永磁體和S極永磁體沿外轉子(3)內表面的圓周方向交錯分布；定子(8)的外側表面軸向開槽，所述三相對稱繞組(5)放置在槽內。
[0011]所述直線運動單元包括直線旋轉兩自由度發(fā)電機的動子(9)、環(huán)形永磁體(6)、三相環(huán)形集中繞組(7)和定子(8);所述環(huán)形永磁體(6)徑向充磁，表貼在直線旋轉兩自由度發(fā)電機的動子(9)的外表面上，且環(huán)形的N極永磁體和環(huán)形的S極永磁體沿著動子(9)的軸線方向依次交錯分布；而定子⑶的內側表面周向開槽，槽內放置三相環(huán)形集中繞組⑵，且三相環(huán)形集中繞組(7)的軸線與動子(9)的軸線重合。
[0012]優(yōu)選的:所述浮筒(10)受到的浮力大于等于動子(9)和浮筒(10)的總重力，使得動子(9)和浮筒(10)漂浮在水面上。
[0013]優(yōu)選的:在旋轉軸⑵的空腔內設置限位開關，可以限定直線旋轉兩自由度發(fā)電機的動子(9)的直線運動行程。
[0014]優(yōu)選的:垂直軸風力機(I)的葉輪為垂直軸風力發(fā)電機的機構。
[0015]優(yōu)選的:垂直軸風力機(I)的葉輪為“ Φ ”型或“H”型。
[0016]進一步的:所述直線旋轉兩自由度發(fā)電機的輸出端連接有電力電子變換裝置和儲能環(huán)節(jié)。
[0017]優(yōu)選的:所述固定粧(11)采用復合套管，通過拉伸鐵管改變固定粧(11)的高度，確保電機定子(8)在海面上。
[0018]有益效果:本發(fā)明提供的一種風能和波浪能發(fā)電裝置，相比現(xiàn)有技術，具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明提出的一種風能和波浪能發(fā)電裝置，在風力作用下，垂直軸風力機(I)的作用使得外轉子(3)旋轉，徑向充磁永磁體(4)在外氣隙中建立旋轉磁場，三相對稱繞組
(5)產生感應電動勢；在波浪的作用下動子(9)上下運動，環(huán)形永磁體(6)在內氣隙中建立行波磁場，三相環(huán)形集中繞組(7)中產生感應電動勢。在一般情況下，發(fā)電裝置同時受風力機和波浪的作用而工作，本發(fā)明通過引入直線旋轉兩自由度發(fā)電機，實現(xiàn)風能和波浪能的同時利用，以分擔建造費用、增加能量轉換裝置的功率密度。本發(fā)明基于直線旋轉兩自由度電機所提出的風能和波浪能發(fā)電裝置還具有如下優(yōu)點:
[0020]I) 二級能量變換(波浪能-機械能-電能)，減少傳動機構，提高發(fā)電效率；
[0021]2)系統(tǒng)部件功能復用，風電和波浪發(fā)電共享制造成本，降低費用投入；
[0022]3)風力發(fā)電和波浪發(fā)電均采用直驅式結構，系統(tǒng)結構簡單、運行高效；；
[0023]4)單電機結構，電機內部空間利用充分，系統(tǒng)體積和重量顯著減低；
[0024]5)直線與旋轉驅動單元磁路基本獨立，可以分開進行電磁設計和優(yōu)化；
[0025]6)電機部件與傳統(tǒng)電機定轉(動)子結構相似，加工工藝簡單，易于制造；
[0026]7)兩套電樞繞組相互獨立，易于實現(xiàn)輸出電能的解耦控制和調節(jié)。
【附圖說明】
[0027]圖1為發(fā)電裝置的結構示意圖；
[0028]圖2為旋轉運動單元的徑向剖面圖；
[0029]圖3為直線運動單元的軸向剖面圖。
[0030]其中，I為垂直軸風力機，2為旋轉軸，3為外轉子，4為徑向充磁永磁體，5為三相對稱繞組，6為環(huán)形永磁體，7為三相環(huán)形集中繞組，8為電機定子，9為動子，10為浮筒，11為固定粧。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0032]一種風能和波浪能發(fā)電裝置，如圖1所示:包括垂直軸風力機1、直線旋轉兩自由度發(fā)電機、浮筒10和固定粧11。
[0033]所述垂直軸風力機I的旋轉軸2為中空結構，且旋轉軸2與直線旋轉兩自由度發(fā)電機的外轉子3剛性連接；而動