專利名稱：波能裝置及發(fā)電用波能裝置的應(yīng)用、發(fā)電方法及制造波能裝置的線性發(fā)電機的組件系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的第一方面涉及一種用于產(chǎn)生電能的波能裝置，包括浮動體以及線性發(fā)電機，該線性發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過連接裝置與浮動體相連，而其定子被拋錨(固定)到海洋/湖泊的底部。
本發(fā)明的另一方面涉及一種由多個根據(jù)本發(fā)明的波能裝置組成的波能發(fā)電設(shè)備。
本發(fā)明的第三方面涉及用于發(fā)電的波能裝置的應(yīng)用。
本發(fā)明的第四方面涉及一種通過將浮動體與線性發(fā)電機的轉(zhuǎn)子連接并將該發(fā)電機的定子拋錨于海洋或湖泊的底部產(chǎn)生電能的方法。
本發(fā)明的第五方面涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的波能裝置的線性發(fā)電機的組件系統(tǒng)。
最后，本發(fā)明的第六方面涉及一種制造根據(jù)本發(fā)明的波能發(fā)電設(shè)備的線性發(fā)電機的方法。
在本發(fā)明中，術(shù)語“轉(zhuǎn)子”用作線性發(fā)電機的運動部件。因此，應(yīng)該理解術(shù)語“轉(zhuǎn)子”不是涉及旋轉(zhuǎn)體而是涉及進行線性往返的本體。因此，“轉(zhuǎn)子的運動方向”指的是其線性運動方向。轉(zhuǎn)子的“中心線”指的是經(jīng)過該轉(zhuǎn)子的任意一個橫斷面中心并沿運動方向的直線，“橫斷面”是指轉(zhuǎn)子運動方向的橫向斷面。
根據(jù)本發(fā)明的波能裝置主要用于但不局限于最高500kW的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
海洋及大型內(nèi)陸湖中的波浪運動是一種至今幾乎沒有被開發(fā)的潛在能源?？衫玫牟芤蕾囉诓ɡ说母叨龋茉诓煌牡胤阶匀粫兴煌?。一年期間平均的波能取決于各種風力條件，它們受到所處位置離最近的海岸的距離的極大影響。例如，對北海(NorthSea)進行了測量。在丹麥的日德蘭半島海岸以西大約100km的一個測量點處，這個地方深度約為50米，得出了對波浪高度的長期測量結(jié)果并計算了可用的能量。具體數(shù)據(jù)如下表所示

因此，在略少于一半的時期內(nèi)，波浪高度約為1米，產(chǎn)生的輸出為2kW/m。然而，考慮到隨著浪高的增加輸出會極大地增加，從2米至5米的浪高范圍內(nèi)可以獲得最大的能量。
目前，已提出了多種使用海洋中波浪運動能量發(fā)電的波能裝置。然而，它們與傳統(tǒng)的發(fā)電裝置相比并不成功。至今實現(xiàn)的波能發(fā)電設(shè)備主要是實驗設(shè)備，或僅用于給當?shù)氐膶?dǎo)航浮標供電。如果實現(xiàn)了商業(yè)發(fā)電，那么就可以利用海洋波浪運動中的大量能量，這不僅需要將該裝置放置到合適的地點，也要求該裝置能可靠、高效地運行，并且其制造和運行成本也不能太高。
在將波能轉(zhuǎn)移為電能的適用原理中，線性發(fā)電機可最大程度地滿足這些要求。
因此，波浪運動導(dǎo)致浮動體的垂直運動可以被直接轉(zhuǎn)換為發(fā)電機轉(zhuǎn)子的來回運動(往復(fù)運動)。線性發(fā)電機能夠制造得非常堅固和簡單，而且由于它被拋錨到海底，它應(yīng)該很穩(wěn)定且不會受到水流的影響。發(fā)電機中唯一運動的部件就是來回運動的轉(zhuǎn)子。基本上沒有考慮貯能問題。由于其極少的運動部件和簡單的結(jié)構(gòu)，該裝置的操作將非?？煽俊?br> 例如，專利號為6,020,653的美國專利公開了一種基于已知線性發(fā)電機原理的波能裝置。該專利描述了一種拋錨到海底利用海面波浪運動產(chǎn)生電能的發(fā)電機。發(fā)電機線圈與浮動體相連，這樣線圈就隨波浪的運動而上下運動。磁場作用于運動的線圈，從而在其中產(chǎn)生電磁力。這種磁場是這樣的它產(chǎn)生簡單磁性方向沿線圈的整個行程長度的均強場。該發(fā)電機包括一個位于海底的用于支撐磁心(線圈在其中運動)的基板。
專利號為4 539 485的美國專利也公開了一種配置有線性發(fā)電機的波能裝置。其轉(zhuǎn)子包括許多永磁體，而發(fā)電機繞組設(shè)置在周圍的定子中。該專利的一大缺點是這種定子繞組包括單個線圈。因此它沒有電極。這就意味著由于轉(zhuǎn)子的線性運動很慢，感應(yīng)電流將具有極低的頻率。
本發(fā)明的目的在于提供一種能更大程度地滿足可靠運行、簡單化和成本高效要求的相關(guān)類型的波能裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，已實現(xiàn)了設(shè)定的目標，因為在權(quán)利要求1的前序部分描述的波能裝置包括的特定特性有轉(zhuǎn)子為永磁體；定子包括一個形成有多個分布在轉(zhuǎn)子運動方向中的電極的繞組。通過將繞組裝配在定子內(nèi)和使轉(zhuǎn)子為永磁體，使得該裝置的運動部件具有最簡單的結(jié)構(gòu)，從而降低了成本以及干擾的危險。當將繞組設(shè)置在定子中時，也可以使繞組和傳送電流的設(shè)計更簡單?？紤]到來回運動的頻率很低，借助于一個接一個地排列的許多電極，就可以提高感應(yīng)電流的頻率，這是一個重要的優(yōu)點。因此，所提出的波能裝置實現(xiàn)了一種在經(jīng)濟上具有競爭力的利用波浪發(fā)電的方法。定子可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子的外側(cè)或內(nèi)側(cè)。在多數(shù)情況中，它優(yōu)選地在其外部。這些變化形式的組合也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
根據(jù)該波能裝置的一個優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)子垂直定向。
雖然轉(zhuǎn)子也可以水平定向或傾斜定向，但在多數(shù)情況中垂直定向最實用。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)子包括許多分布在轉(zhuǎn)子運動方向中的永磁體。
這樣設(shè)計的轉(zhuǎn)子最能適合其中定子是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的線性發(fā)電機。
根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例，電極之間的距離小于50mm，優(yōu)選小于10mm。
電極距離越小則獲得的頻率就越高。如果波浪為1m高，則轉(zhuǎn)子的平均線性速度將約為0.5米/秒(m/s)；而如果波浪為2m高，則轉(zhuǎn)子的平均線性速度將約為0.8米/秒。使用間距為50mm的電極，則對于1米至2米高的波浪，可以獲得10-15Hz級的頻率。使用間距為10mm的電極，頻率將高出5倍。實際適合的電極間距大約為8mm。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，定子包括多個均勻分布在轉(zhuǎn)子周圍的分層體。
這樣這可以將磁場的最大的可能部分用于感應(yīng)電流。
根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)子形狀設(shè)計為規(guī)則多邊形，且分層體的數(shù)量等于該多邊形的邊數(shù)。
利用這種實施例，就可以實現(xiàn)利用磁場感應(yīng)電流的結(jié)構(gòu)簡單化。
根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，每個分層體包括在轉(zhuǎn)子的運動方向中一個接一個設(shè)置的多個模塊。
由于這種模塊結(jié)構(gòu)，該線性發(fā)電機的定子就可以方便調(diào)節(jié)長度以適應(yīng)特定場合的條件。因此也可以使用標準部件構(gòu)造不同尺寸的裝置。這可以進一步減小制造成本。這也能使現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備容易進行改造。每個模塊可以包括一個或多個電極。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該轉(zhuǎn)子包括環(huán)繞其周圍分布的許多永磁體，其中設(shè)置方式為在轉(zhuǎn)子的任意橫斷面中，每個永磁體都面對著一個分層體。設(shè)置永磁體面對與永磁體配合的分層體處的每個方向，可以進一步提高感應(yīng)電流的運動的利用率。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該轉(zhuǎn)子包括一個其上裝配有永磁體的轉(zhuǎn)子體。
由于永磁體由統(tǒng)一的標準部件構(gòu)成，這樣就可以將可選數(shù)量的標準部件沿著和環(huán)繞該轉(zhuǎn)子分布，同樣的標準部件可以用于不同長度和橫斷面的轉(zhuǎn)子，因此這一實施例就可以實現(xiàn)簡單價格低廉的轉(zhuǎn)子。
根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)子的長度和定子的長度不同，存在兩倍或更多倍的關(guān)系。
這就有利于在轉(zhuǎn)子的整個行程長度最大限度地產(chǎn)生感應(yīng)電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，該轉(zhuǎn)子比該定子長。
這通常是利用轉(zhuǎn)子整個行程長度的最適合的方式。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，設(shè)置了一個或多個導(dǎo)向元件以用于控制該轉(zhuǎn)子。這種控制使用相對簡單的裝置就可保證取得容許的轉(zhuǎn)子的精確運動路徑。它可以使空間間隙很小，約為毫米級，這樣損耗就可以最小。
根據(jù)進一步有利的實施例，至少連接裝置的一個部件是具有彈性的。
這避免了作用于浮動體的橫向波浪力全部被傳輸?shù)桨l(fā)電機的轉(zhuǎn)子上。因此，由于偏轉(zhuǎn)力適中，對其控制就相對較弱。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，連接裝置包括線纜、金屬絲或鏈條。
因此，就可以簡便而結(jié)構(gòu)簡單地實現(xiàn)連接裝置的彈性(柔性)。線纜、金屬絲或鏈條可以從浮動體一路擴展到轉(zhuǎn)子，或它可以僅是連接裝置的一個部件。作為選擇，彈性可以通過為剛性但配備有通用接頭的連接裝置實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，該裝置包括以向該轉(zhuǎn)子施加垂直力而設(shè)置的彈簧裝置。這可以確保以對應(yīng)于水面下降的速度的全速實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的向下行程。如果轉(zhuǎn)子相對較輕，那么線纜上就可能出現(xiàn)松弛，所以這一裝置很重要。雖然彈簧裝置最重要的任務(wù)是影響向下的力，在某種情況中，也可將它方便地設(shè)置為同時作用于向上的力。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，彈簧裝置的彈簧剛度是可調(diào)節(jié)的。
通過改變彈簧剛度，可以將其調(diào)節(jié)到波浪運動的頻率，從而實現(xiàn)共振。如果彈簧裝置由幾個彈簧部件組成，則“彈簧剛度”是指合成常數(shù)。通常，將彈簧剛度設(shè)置為與預(yù)期絕大多數(shù)時期出現(xiàn)的波浪的共振頻率對應(yīng)的值。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，連接裝置的長度是可調(diào)節(jié)的。
例如，它可以根據(jù)潮水的情況而調(diào)節(jié)至海洋/湖泊的不同水面水平。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，該裝置包括一個在浮動體運動與轉(zhuǎn)子運動間產(chǎn)生某一傳動比的傳動機構(gòu)。
由于傳動機構(gòu)的存在，轉(zhuǎn)子速度就可以比浮動體速度高幾倍。這樣就為提高感應(yīng)電流的頻率(這在多相發(fā)電機情形下尤其需要)提供了可選或輔助的機會。
從設(shè)計方面看，將傳動機構(gòu)設(shè)置在連接裝置連接轉(zhuǎn)子的位置處是實用的。這就構(gòu)成了本發(fā)明的另一有利的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，該線性電機固定在設(shè)置為位于海洋/湖泊底部的基板上。
由于線性發(fā)電機本身可被拋錨，以便其遠高于海面，所以本實施例無疑可以非常簡單地實現(xiàn)。也實現(xiàn)了高度的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，該定子由支架支撐，其中該支架是這樣設(shè)計的其形成有一個橫斷面空間足夠允許轉(zhuǎn)子進入其中的中間自由空間(free space)，所述空間至少與該轉(zhuǎn)子長度同樣高。
當前實施例允許轉(zhuǎn)子運動連續(xù)穿過整個定子，這樣定子的全長就能用于感應(yīng)電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，線性發(fā)電機裝在水密外殼中。
這種封閉作用可以防止發(fā)電機受到鹽水或水中活的有機體(如藤壺)的影響。與耐鹽水的要求相比，可以較低的質(zhì)量要求設(shè)計這些部件，從而可以以更低的成本制造這些部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，外殼充滿某種液體。
如果發(fā)電機設(shè)置在相當深的水中時，由于壓力差很難保證外殼一點也不漏水，所以當前實施例就尤其重要。如果外殼充滿侵蝕性比鹽水差的某種液體時，即使在外殼上采用相當簡單的套管，也可以充分地消除鹽水滲入的危險。該發(fā)電機也可被該液體冷卻。該液體應(yīng)該適合具有與周圍相同的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，基板、支架和/或外殼主要由混凝土制成。混凝土是能夠用于本發(fā)明的最便宜的可能材料。此外，在許多情況中，為該裝置提供大的壓載重量很重要，這樣材料成本就相當可觀。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，定子至少有一部分嵌入于固體材料，和/或轉(zhuǎn)子至少有一部分嵌入于固體材料中。這種材料優(yōu)選為混凝土。
這就意味著嵌入的部件可以有效地防止周圍鹽水的侵蝕。在特定情況中，當前實施例可作為在外殼中封閉整個發(fā)電機的適合的選擇，這樣就基本上消除了密封問題。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)子是中空的，它配置有向外和向內(nèi)的永磁體，而轉(zhuǎn)子的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均設(shè)置有分層體。
由于也利用了方向向內(nèi)的磁場，所以當前實施例可最大限度地利用定子感應(yīng)電流的能力。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，浮動體通過連接裝置與多個線性發(fā)電機相連。
在某些情況中，這種在發(fā)電機側(cè)設(shè)置兩個或多個發(fā)電機可以實現(xiàn)一個總體而言更經(jīng)濟的裝置，并提高根據(jù)模塊設(shè)計原理的可行性，這是由于每個線性發(fā)電機可以是一個完全標準的單元，根據(jù)其位置，可以將適量的線性發(fā)電機連接到同一浮動體上。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，定子繞組與整流器連接。該整流器適合設(shè)置在水下的線性發(fā)電機附近。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，設(shè)置的發(fā)電機可以產(chǎn)生不同頻率的電壓。這是由于經(jīng)過整流后，輸出信號為雙極性DC電壓。
因此，發(fā)電機就與轉(zhuǎn)子(由波浪運動產(chǎn)生的)的運動方式匹配，而速度根據(jù)波浪循環(huán)中浮動體隨波浪表面的重疊運動而變化。
上述波能裝置的有利實施例在根據(jù)權(quán)利要求1的權(quán)利要求中作了定義。
該波能裝置極適合于幾個相似裝置組合以構(gòu)成一個波能發(fā)電設(shè)備。因此，本發(fā)明的第二方面涉及這樣一種發(fā)電設(shè)備，其中每個波能裝置的定子繞組通過整流器與多個波能裝置共用的變換器(inverter)連接，其中設(shè)置變換器以向電網(wǎng)供電。
該波能發(fā)電設(shè)備提供了一種實際可實現(xiàn)的使用該裝置從而利用其優(yōu)點產(chǎn)生更大量的電流的系統(tǒng)方案，其中到DC然后到AC的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生有利的傳輸條件。
根據(jù)該波能發(fā)電設(shè)備的優(yōu)選實施例，至少有一個電開關(guān)站(electric switchgear station)與波能裝置相連，該開關(guān)站包括一個裝有開關(guān)部件的水密容器，該水密容器被拋錨在海底。
為了使位于海上的發(fā)電機裝置利用波浪運動經(jīng)濟地發(fā)電，不僅需要對發(fā)電機單元，還要對從能量來源到送電和配電電網(wǎng)傳送電能所需的整個系統(tǒng)進行技術(shù)優(yōu)化。這里，重要的一方面是波能發(fā)電設(shè)備離岸有一定距離，該距離有時相當重要。
由于其與開關(guān)站的連接是如此設(shè)計的，它就能設(shè)置在發(fā)電機裝置附近。這就可以將損耗最小化，而使來自多個波能裝置的能量經(jīng)一條共用電纜連接到陸地上的供電電網(wǎng)。這就提供了一種波能裝置和開關(guān)站都能作為使用標準部件的標準模塊構(gòu)造的綜合解決方案。除具有構(gòu)造和運行的經(jīng)濟性外，由于無需在敏感的沿海區(qū)域建造配電建筑，所以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電設(shè)備也具有環(huán)境方面的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，該系統(tǒng)包括多個連接到許多波能裝置的開關(guān)站。如果單元數(shù)量較大，這種實施例有時是有利的。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，每個開關(guān)站都連接到設(shè)置在陸地上的接收站。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，至少一個開關(guān)站(通常是所有的開關(guān)站)包括一個升壓變壓器。作為選擇，或另外，升壓變壓器設(shè)置在中間站中。以升高的電壓電平傳輸能量在技術(shù)方面以及經(jīng)濟方面獲得更有利的傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，開關(guān)站和/或中間站包括一個變流器。這樣電壓就可以作為AC進行有利的傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，開關(guān)站與/或中間站包括貯存電能的裝置。這樣，該系統(tǒng)就能根據(jù)可用能量和要求的能量變化容易地調(diào)整電力供應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，開關(guān)站和/或中間站包括過濾輸出和/或輸入電流和電壓的濾波裝置。在許多情況中，此處討論的此類發(fā)電機單元供給的電壓不穩(wěn)定，或頻率和幅度可能會變化，以及包括外差式頻率。設(shè)置濾波裝置可以消除這些缺點或至少減小這些缺點，而無擾動地向電網(wǎng)傳送清潔的電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，開關(guān)站與/或中間站充有無腐蝕性的緩沖液體。這可以防止腐蝕性的鹽水滲入，而保護配電和中間站中的部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，在變換器后設(shè)置了一個濾波器和/或變壓器。這可以保證供應(yīng)清潔、理想的電壓，而它可以再以合適的升高電壓傳送到輸電或配電網(wǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，濾波器和/或變壓器設(shè)置在陸地上。
對于發(fā)電設(shè)備(plant)和操作方面而言，這種方案比將這些部件設(shè)置在海中更適合。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，每個波能裝置通過設(shè)置在海洋/湖泊底部或附近的電纜連接到變換器。
由于電纜設(shè)置在海底附近，就可以減輕對環(huán)境的破壞或被破壞的危險。
上面描述的波能發(fā)電設(shè)備的優(yōu)選實施例在根據(jù)權(quán)利要求32的從屬權(quán)利要求中限定。
在本發(fā)明的第三方面中，通過使用該波能裝置或波能發(fā)電設(shè)備發(fā)電實現(xiàn)設(shè)置的目標，因此可以獲得上述類型的優(yōu)點。
在本發(fā)明的第四方面實現(xiàn)了設(shè)置的目標，其中權(quán)利要求45的前序部分描述的方法包括特殊措施使轉(zhuǎn)子為永磁體；為該定子配置一個形成有多個分布在轉(zhuǎn)子運動方向中的電極的繞組。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，該方法在使用該波能裝置及其優(yōu)選實施例時使用。
因此，所得到的優(yōu)點與波能裝置及其優(yōu)選實施例的所述優(yōu)點相同。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，定子被直接設(shè)置在海洋/湖泊底部或海底的基板上，并在發(fā)電機中心下的海底中挖了一個凹槽，所述凹槽深度對應(yīng)于轉(zhuǎn)子的長度。
通過基板直接將定子放置在海底上，可以為單元提高最好的穩(wěn)定性，同時也容易對其定位。由于海底中的中央凹槽，轉(zhuǎn)子的運動可以經(jīng)過定子的全程，這樣就可以轉(zhuǎn)換和利用所有可用的動能。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，產(chǎn)生的電能被傳送到開關(guān)站，該開關(guān)站的部件設(shè)置在水密性容器中，該容器拋錨在海底。
上面描述方法的優(yōu)選實施例在根據(jù)權(quán)利要求45的從屬權(quán)利要求中限定。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面可以實現(xiàn)了設(shè)置的目標，其中根據(jù)本發(fā)明的用于制造波能裝置的線性發(fā)電機的部件系統(tǒng)包括如下特性該部件包括許多標準、統(tǒng)一類型的定子模塊，其中定子模塊適合以可選的數(shù)量環(huán)繞該轉(zhuǎn)子的中心線并排分布。
借助于該系統(tǒng)，使用同一種基本部件就可以構(gòu)造不同高度和不同橫斷面尺寸的線性發(fā)電機。因此，系統(tǒng)基于的模塊構(gòu)造原理可極大地提高建設(shè)具有經(jīng)濟競爭力的波能發(fā)電設(shè)備的可能性。由于模塊解決方法可以實現(xiàn)簡單地裝配，所以就不需要根據(jù)不同波能發(fā)電設(shè)備的不同條件，制定針對每種情況的解決方法。
根據(jù)該系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例，該部件包括多個標準的、統(tǒng)一類型的永磁體，其中該永磁體適合在轉(zhuǎn)子的運動方向中以可選數(shù)量一個接一個地附于轉(zhuǎn)子體上，和/或適合以可選數(shù)量環(huán)繞該轉(zhuǎn)子中心線并排固定在該轉(zhuǎn)子體上，其中該永磁體與該定子模塊匹配。
由于轉(zhuǎn)子也能夠由標準部件構(gòu)造，所以當前實施例進一步深化了該系統(tǒng)表示的模塊化概念。因此，所述實施例進一步突出了這種系統(tǒng)的優(yōu)點。
上面描述的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例在根據(jù)權(quán)利要求54的從屬權(quán)利要求中限定。
最后，根據(jù)本發(fā)明的第六方面可以實現(xiàn)設(shè)置的目標，其中根據(jù)本發(fā)明制造波能裝置的線性發(fā)電機的方法包括由標準的、統(tǒng)一類型的定子模塊制成定子的特定方法，由多個圍繞該轉(zhuǎn)子中心線均勻地并排分布的分層體構(gòu)成定子的特定方法，其中每個分層體包括一個或多個在該轉(zhuǎn)子的運動方向中一個接一個地成直線排列的定子模塊。
該制造方法利用了該系統(tǒng)提供的基于模塊制造的可能性，并具有相應(yīng)的優(yōu)點。在裝配前，每個模塊應(yīng)進行檢測。
根據(jù)制造方法的一個優(yōu)選實施例，該轉(zhuǎn)子由標準類型的永磁體制成，其中許多永磁體附著于轉(zhuǎn)子體，均勻地圍繞轉(zhuǎn)子的中心線并排分布，且其中的一個或多個在轉(zhuǎn)子運動方向中一個接一個地成直線被固定。
該制造方法的實施例更進一步地利用了模塊制造原理，并強化由此獲得的優(yōu)點。
上面描述的制造方法的優(yōu)選實施例在根據(jù)權(quán)利要求56的從屬權(quán)利要求中限定。
參照附圖，以下通過對本發(fā)明有利實例的詳細描述對本發(fā)明做出更詳盡的描述。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的波能裝置的側(cè)面示意圖；圖2為沿圖1中直線II-II的截面圖；圖3為可選實施例的與圖2中的截面等效的截面；圖4為根據(jù)本發(fā)明的分層體模塊的立體圖；圖5為一個與圖2中截面等效的截面，示出了定子繞組的一個實例；圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例的一個分層體模塊的側(cè)視圖；圖7為一個與圖2截面相類似的截面，示出了本發(fā)明的一個細節(jié)；圖8顯示了一個與圖7所示細節(jié)等效的細節(jié)的可選實例；圖9為根據(jù)一個可選實施例的發(fā)電機的示意性側(cè)視圖；圖10為顯示根據(jù)本發(fā)明的多個裝置連接在一起形成波能設(shè)備的圖示；圖11為本發(fā)明的一個實施例中的轉(zhuǎn)子的立體圖；圖12為根據(jù)一個實施例的裝置的細節(jié)的側(cè)視圖；圖13顯示了另一個細節(jié)的基本設(shè)計草圖；
圖14至16為根據(jù)本發(fā)明的線性發(fā)電機的可選實施例的側(cè)視圖；圖17為線性發(fā)電機的一個可選實施例的對應(yīng)于圖1的截面II-II的一個截面；圖18為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一可選實施例的側(cè)視圖；圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的部件系統(tǒng)；圖20顯示了波能裝置形成波能設(shè)備的方式以及其與供電網(wǎng)連接的方式；圖21顯示了連接到一個開關(guān)站的波能裝置的側(cè)視圖；圖22顯示了將波能裝置連接到供電網(wǎng)的另一可選方法；圖23至26為顯示在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電設(shè)備中轉(zhuǎn)換電壓的各種實例圖；以及圖27顯示了一個可選整流實例。
具體實施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的波能裝置原理。將浮動體3設(shè)置為浮動在海洋表面2上。波浪使浮動體3往復(fù)垂直運動。線性發(fā)電機5通過固定在底部的基板8拋錨在海底。底板可以由混凝土制成。線性發(fā)電機的定子6a、6c固定在基板8上。該定子包括四個垂直的柱狀分層體，圖中只能看到其中的兩個。發(fā)電機的轉(zhuǎn)子7設(shè)置在分層體之間，并通過線纜4與浮動體3連接。轉(zhuǎn)子7由永磁材料制成。
基板8具有一個設(shè)置在中心的孔10，在海底做了一個與其同心的底部凹槽9。該凹槽9優(yōu)選成直線狀。拉伸彈簧11被固定在凹槽9的下端，且彈簧另一端與轉(zhuǎn)子7的下端連接?；?中的孔10與凹槽9的直徑允許轉(zhuǎn)子7可自由地穿過它們。
每個分層體6a、6c由許多模塊組成。在所示實例中，對分層體6a作了標記，表示它被分成三個垂直設(shè)置的模塊61、62、63。
當海洋表面2中波浪的運動導(dǎo)致浮動體3上下運動時，這種運動經(jīng)線纜4傳遞到轉(zhuǎn)子7，從而轉(zhuǎn)子7在分層體之間實現(xiàn)了等同的來回運動。這樣就在定子繞組中產(chǎn)生了電流。該凹槽9使得轉(zhuǎn)子向下的運動中經(jīng)過整個定子。拉伸彈簧11增加了向下運動的力，這樣就可以一直保持線纜4拉緊。
該彈簧也可以設(shè)計為在特定情況中也可以施加向上的力。該彈簧的彈簧剛度可以由控制裝置28進行控制，這樣就可以在盡可能多的時間內(nèi)獲得共振。
該定子完全或部分被灌注有VPI或硅，這樣它就能經(jīng)得住鹽水的浸蝕。
圖2為沿圖1中直線II-II的斷面圖。在該實例中，轉(zhuǎn)子7具有方形截面，且分層體6a-6d設(shè)置在轉(zhuǎn)子7的每個邊處。12a-12d表示各個分層體的繞組。從圖中可以清楚地看出每個分層體中金屬板的方向。該轉(zhuǎn)子與相鄰分層體之間的空氣縫隙為幾毫米級。
在對應(yīng)的斷面中，圖3示出了一個可選實施例，其中轉(zhuǎn)子7的截面為八邊形，因此分層體的個數(shù)也為8。
可以理解轉(zhuǎn)子的截面形狀可以是具有任意邊數(shù)的多邊形。該多邊形優(yōu)選地(但不必)為規(guī)則的。該轉(zhuǎn)子甚至可以是圓形。通過面向環(huán)繞轉(zhuǎn)子的所有不同方向設(shè)置分層體，就可盡可能多地利用磁場感應(yīng)電流。
圖4顯示了分層體的一個模塊61的立體圖。該模塊包括一堆金屬板13，該金屬板13由螺釘14固定在一起，且設(shè)置有用于繞組12的槽15。所述電極間距a(即繞組各層之間的距離)應(yīng)該盡可能地小，以便對特定定子的長度獲得盡可能多的電極，從而得到高頻的感應(yīng)電流。實踐中適合的電極間距約為8mm，槽寬約為4mm，因此金屬板齒寬也為4mm。
分層體可以包括一個或多個這種模塊。如圖4所示，每個模塊通常具有多個電極。然而，在每個模塊中只有一個電極的模塊也是一種選擇。
如圖5所示，各個分層體6a-6d可以共用定子繞組12。
圖6顯示了一個可選方案，其中每個分層體具有一個單獨的繞組。該圖顯示了一個具有兩個電極的模塊。
該繞組的絕緣層包括耐鹽水層，它可以經(jīng)受高達6kV的電壓。該層可以是如PVC或相類似物的聚合體。作為選擇，可以使用漆包線。導(dǎo)體由鋁或銅組成。
空氣間隙要盡可能地小，這對于精細控制轉(zhuǎn)子7的運動非常重要。圖7為橫穿該線性發(fā)電機的示意性橫斷面，顯示了其簡單而可靠的實現(xiàn)方式。在這種情況中，轉(zhuǎn)子具有帶有斜角的方形橫斷面。導(dǎo)軌16a-16d設(shè)置在每個角處。每個導(dǎo)軌下端固定在基板8上(參見圖1)并垂直向上延伸，與分層體6a-6d平行。四個導(dǎo)軌可精確地確保對轉(zhuǎn)子運動的中心控制。
圖8顯示了一個可選實施例。在這種情況中，轉(zhuǎn)子7具有一個縱向穿過它的中央方孔，其中設(shè)置有一個中央導(dǎo)軌16。
圖1中所述的發(fā)電機具有一個長度約為轉(zhuǎn)子兩倍的定子部件。圖9顯示了一個可選實施例，其中轉(zhuǎn)子7的長度約為定子6的兩倍。
根據(jù)本發(fā)明的波能設(shè)備包括兩個或多個上述類型的單元。圖10顯示了它們連接在一起向供電網(wǎng)供電的方式。實例中顯示的發(fā)電設(shè)備包括用符號20a-20c表示的三個單元。如圖所示，每個單元通過斷路器或接觸器21和整流器22與變換器23的兩極連接。其中僅畫出單元20a的電路圖。可以理解其它單元20b、20c是以相應(yīng)的方式連接的。該變換器23可以經(jīng)變壓器24和/或濾波器向供電網(wǎng)25供應(yīng)三相電流。整流器可以是受控二級管，可以是IGBT，GTO或晶閘管，包括受控雙極部件或不受控的部件。
DC側(cè)的電壓可以并聯(lián)或串聯(lián)，或并串聯(lián)的組合。
立體圖11所示的轉(zhuǎn)子7設(shè)置了多個在轉(zhuǎn)子體27的每一側(cè)上成行的永磁體26。在此實例中，轉(zhuǎn)子具有四個面以配合四個分層體。
對于各種轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)(如不同長度以及周圍不同邊數(shù))，永磁體26適合具有同樣的設(shè)計。然后，將永磁體附著在轉(zhuǎn)子體27上。該轉(zhuǎn)子體也可以具有標準的設(shè)計，或根據(jù)轉(zhuǎn)子的邊數(shù)進行單獨調(diào)節(jié)。
圖12顯示了線纜4設(shè)置有對線纜作用長度(即浮動體3與轉(zhuǎn)子7之間的距離)進行控制的控制裝置的方式。在這種情況中，控制裝置包括一個附著在浮動體上的圓柱體29，其上可以纏繞部分線纜。該控制裝置也可以其它方式設(shè)計，并且可選地，可設(shè)置在線纜與轉(zhuǎn)子的連接處或線纜中間的某一位置。該控制裝置允許根據(jù)不同的潮水狀況對線纜長度進行調(diào)節(jié)。它也可用于將浮動體剛好定位于水面以下。如果連接裝置不是線纜，例如金屬絲、鏈條、或連接桿，則應(yīng)該使用適合其的控制裝置。
圖13顯示了線纜經(jīng)傳動機構(gòu)與轉(zhuǎn)子連接的實施例。在所示實例中，傳動機構(gòu)包括固定在線纜上、在裝滿液體的容器32中密封地上下運動的活塞30；以及與轉(zhuǎn)子7連接的、在容器32中以相似方式上下運動的活塞32。連接到線纜4上的活塞30和配合使用的容器部件32的直徑要比連接到轉(zhuǎn)子7上的活塞31和配合使用的容器部件32的直徑大。該容器的位置適合被固定。這種設(shè)置可在線纜垂直運動與轉(zhuǎn)子垂直運動之間產(chǎn)生一個比例，它對應(yīng)于活塞之間的面積比。傳動裝置可選地采用連桿系統(tǒng)、齒輪傳動、或借助于具有不同螺距的螺釘?shù)男问健Ｒ部梢詫鲃友b置設(shè)計為允許調(diào)節(jié)傳送比。
在圖14所示的實施例中，每個分層體6a、6c位于支架部件33a、33c上。每個支架部件被固定在位于海底1上的基板8上。支架部件33a、33c的高度至少與轉(zhuǎn)子7的長度相同，這樣就能通過整個定子6。該基板8和該支架部件33a、33c適合嵌入混凝土中，其質(zhì)量應(yīng)該為數(shù)十噸。
在圖15中所示的實施例中，整個線性發(fā)電機被封閉在由外殼34和基板8形成的混凝土殼體內(nèi)。
在圖16所示的實例中，每個分層體6a、6c嵌入到混凝土殼體35a、35c中。轉(zhuǎn)子7也被封閉在混凝土殼體36中。
圖17顯示了穿過線性發(fā)電機的可選實施例的橫斷面。在這種情況中，轉(zhuǎn)子7為八邊形且是中空的，它具有與每個分層體6a、6b等配合的方向向外的永磁體26，以及與位于轉(zhuǎn)子7中心的八邊形分層體配合的方向向內(nèi)的永磁體26a。
圖18顯示了兩個不同發(fā)電機的轉(zhuǎn)子7a、7b共用一個浮動體3的實例。該線纜4與水平桿38連接，水平桿38通過線纜4a、4b與每個轉(zhuǎn)子7a、7b相連。
圖19顯示了具有多個相同的定子模塊6以及多個相同的永磁體26的組件系統(tǒng)。可以使用這些部件組裝成一個具有任意長度和截面的線性發(fā)電機。每個模塊適合被設(shè)計為使得它能作為單獨的部件被測試。
圖20顯示了具有幾個連接在一起的發(fā)電機20、20b、20c的波能發(fā)電設(shè)備。每個發(fā)電機均配置有整流器，DC電流經(jīng)設(shè)置在海底的電纜39被傳送到配置有變換器(inverter)23、變壓器24、以及濾波器41的地面站，從這里將電力供應(yīng)到配電或傳輸網(wǎng)。
圖21為顯示本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的基本設(shè)計簡圖。將開關(guān)站(switchgear station)設(shè)置為位于海底B上。開關(guān)站101包括一個由外殼102和底板103(例如可以是混凝土制成的)形成的水密性容器。該開關(guān)站101被拋錨在海底B。具有多個波能裝置的發(fā)電機104-109與開關(guān)站相連。
每個發(fā)電機單元104-109通過電纜110-115與開關(guān)站101電連接，電纜110-115經(jīng)通過外殼102的導(dǎo)入線連接到該開關(guān)站內(nèi)的部件。每個單元以低壓直流或交流電壓形式供應(yīng)電壓。
開關(guān)站101中的部件為傳統(tǒng)類型部件，在圖中未示出。這些部件可以包括半導(dǎo)體、變流器、斷路器、測量設(shè)備、中繼保護、浪涌分流器以及其它過壓保護設(shè)備、接地裝置、負載耦合器或去耦合器，以及變壓器。
該開關(guān)站通過輸出電纜116供應(yīng)輸出直流或交流電壓，優(yōu)選是高壓。交流電壓為低頻，它可以是三相或多相電?？梢允褂脴藴暑l率，如50Hz或60Hz。
在開關(guān)站中，輸入的低壓經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為輸出的高壓。當需要變流器DC-AC或相反轉(zhuǎn)換時，使用開關(guān)站中的變流器(converter)或變換器。
將電壓供應(yīng)到位于陸地的接收站，可能通過中間站，以便被饋送到供電電網(wǎng)。
圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)實例，當系統(tǒng)中包括大量發(fā)電機單元時該系統(tǒng)是有利的。該圖為鳥瞰的系統(tǒng)符號表示圖，在圖的左邊顯示了海洋區(qū)域H，而在右邊為陸地區(qū)域L。圖左側(cè)部件的一部分在水面以下，另一部分在水面以上。
該系統(tǒng)包括第一組發(fā)電機單元104a-106a、第二組發(fā)電機單元104b-106b以及第三組104c-106c發(fā)電機單元。第一組中的發(fā)電機單元104a-106a通過水下線纜與位于水下的第一開關(guān)站111a連接。相似地，其它兩組發(fā)電機104b-106b和104c-106c分別連接到第二開關(guān)站111b和第三開關(guān)站111c。每個開關(guān)站101a-101c通過水下電纜116a-116c與同樣位于水面以下的中間站117連接。經(jīng)水下電纜118，電壓以低頻三相交流形式從中間站117傳遞到位于陸地上的接收站119。電壓在接收站被轉(zhuǎn)換為標準頻率，如50Hz或60Hz。
發(fā)電機單元與中間站之間的距離可以是從約1千米到幾十千米。當如圖22所示構(gòu)造該系統(tǒng)時，可以將一側(cè)的開關(guān)站與中間站與另一側(cè)的中間站和接收器之間的距離進行優(yōu)化。
可以通過多種電壓轉(zhuǎn)換以多種方式實現(xiàn)從發(fā)電機單元到陸地上的接收站的傳送。圖23到26示意性地顯示了這樣的一些實例。在每個實施例中，圖中發(fā)電機單元設(shè)置在左側(cè)，而陸地L上的接收站設(shè)置在右側(cè)。121代表變流器/變換器，122代表升壓變壓器。在圖23和24中，發(fā)電機單元均供應(yīng)直流電壓，其中在圖23中它是作為交流電壓被傳輸?shù)疥懙?，而在圖24中是作為直流被傳輸?shù)疥懙亍?br> 在圖25和26中，發(fā)電機單元供應(yīng)待轉(zhuǎn)換為直流電壓的交流電。在圖25中，作為交流電壓被傳輸?shù)疥懙?，而在圖26中作為直流電壓被傳輸?shù)疥懙亍?br> 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以應(yīng)用多種其它的可選方式。例如可以使用圖27中所示類型的全波整流器。
電能存貯器和濾波器也可以位于每個開關(guān)站101，和/或中間站117中。電能存貯器例如可以包括電池、電容器、SMES型、儲能輪、或其結(jié)合。濾波器包括與變流器相似的有源部件。也可以使用無源LC濾波器和電機械部件，例如儲能輪變流器或同步電容器等。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生電力的波能裝置，包括浮動體(3)；以及線性發(fā)電機(5)，其轉(zhuǎn)子(7)通過連接裝置連接至所述浮動體(3)，其定子(6)被設(shè)置為拋錨在海洋/湖泊的底部(1)；其特征在于所述轉(zhuǎn)子(7)是永磁的，所述定子(6)包括形成多個在所述轉(zhuǎn)子(7)的運動方向中分布的電極的繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子垂直定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括多個在所述轉(zhuǎn)子的運動方向中分布的永磁體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的波能裝置，其特征在于在所述轉(zhuǎn)子(7)的運動方向中見到的電極之間的距離小于50mm，優(yōu)選地小于10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述定子(6)包括多個均勻分布在所述轉(zhuǎn)子周圍的分層體(6a-6d)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(7)的形狀設(shè)計為規(guī)則多邊形，且分層體(6a-6d)的數(shù)量等于所述多邊形的邊數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的波能裝置，其特征在于每個分層體(6a-6d)包括在所述轉(zhuǎn)子(7)的運動方向中一個接一個設(shè)置的多個模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括多個環(huán)繞其圓周分布的永磁體，其中設(shè)置方式為在所述轉(zhuǎn)子的任意橫斷面中，每個永磁體都面對著一個分層體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括其上裝配有永磁體的轉(zhuǎn)子體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(7)的長度與所述定子(6)的長度彼此不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子比所述定子長。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的波能裝置，其特征在于設(shè)置了一個或多個導(dǎo)向元件(16)以控制所述轉(zhuǎn)子(7)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述連接裝置(4)的至少一部分是柔性的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波能裝置，其特征在于所述連接裝置包括線纜、金屬絲、或鏈條。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的波能裝置，其特征在于所述波能裝置包括彈簧裝置(11)，用于向所述轉(zhuǎn)子施力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的波能裝置，其特征在于所述彈簧裝置的彈簧剛度是可調(diào)節(jié)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述連接裝置的長度是可調(diào)節(jié)的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述波能裝置包括傳動機構(gòu)，用于在所述浮動體運動與所述轉(zhuǎn)子運動之間產(chǎn)生傳動比。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的波能裝置，其特征在于所述傳送機構(gòu)設(shè)置在所述連接裝置與所述轉(zhuǎn)子的連接處。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述線性發(fā)電機固定在基板上，所述基板設(shè)置為位于海洋/湖泊的底部。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述定子由固定在所述基板上的支架支撐，其中所述支架是這樣設(shè)計的其形成有一個中央自由空間，所述空間的橫斷面尺寸足以允許轉(zhuǎn)子進入其中，所述空間至少具有與所述轉(zhuǎn)子長度同樣的高度。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述線性發(fā)電機封閉在一個水密性外殼中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的波能裝置，其特征在于所述連接裝置延伸進入所述外殼中，且其中引入部分設(shè)置有密封件或波紋管。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的波能裝置，其特征在于所述外殼填充有液體。
25.根據(jù)權(quán)利要求18至24中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述基板、支架、和/或外殼主要由混凝土制成。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述定子至少部分嵌入固體材料中，和/或所述轉(zhuǎn)子至少部分嵌入固體材料中，所述材料優(yōu)選為混凝土。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至26中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子是中空的，且它配置有向外和向內(nèi)的永磁體，其中在所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)和內(nèi)側(cè)上均設(shè)置有分層體。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至27中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述浮動體通過所述連接裝置連接到多個線性發(fā)電機的每個的轉(zhuǎn)子上。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至28中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述定子繞組連接至整流器，所述整流器優(yōu)選設(shè)置在位于水面以下的所述線性發(fā)電機附近，如果適合的話，優(yōu)選在所述外殼內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求1至29中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述發(fā)電機被設(shè)置以產(chǎn)生改變的頻率的電壓。
31.根據(jù)權(quán)利要求1至30中任一項所述的波能裝置，其特征在于所述發(fā)電機被設(shè)置以供應(yīng)多相電流。
32.一種包括多個根據(jù)權(quán)利要求1至31中任一項所述的波能裝置(20a-20g)的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于每個波能裝置的定子繞組經(jīng)由整流器(22)連接至多個波能裝置(20a-20g)共用的變換器(23)，其中為了向供電網(wǎng)(25)供電而設(shè)置變換器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于至少一個電開關(guān)站連接至所述波能裝置，其中開關(guān)站包括裝有開關(guān)部件的水密容器，其中所述水密容器被拋錨在海底。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于多個開關(guān)站連接至所述波能裝置，每個開關(guān)站都連接至多個波能裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于每個開關(guān)站都連接至設(shè)置在陸地上的接收站。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述開關(guān)站的至少一個包括升壓變壓器和/或中間站，所述中間站包括升壓變壓器。
37.根據(jù)權(quán)利要求33至36中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述開關(guān)站的至少一個和/或所述中間站包括變流器。
38.根據(jù)權(quán)利要求33至37中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述開關(guān)站的至少一個和/或所述中間站包括用于貯能的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求33至38中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述開關(guān)站的至少一個和/或中間站包括用于過濾輸出和/或輸入電流和電壓的濾波裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求33至39中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述開關(guān)站的至少一個和/或所述中間站充有無腐蝕性的緩沖液體。
41.根據(jù)權(quán)利要求32至40中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于濾波器和/或變壓器設(shè)置在所述變流器之后。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述變換器、濾波器、和/或變壓器設(shè)置在陸地上。
43.根據(jù)權(quán)利要求32至42中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備，其特征在于每個波能裝置通過設(shè)置在海洋/湖泊底部或附近的電纜連接至所述變換器。
44.利用根據(jù)權(quán)利要求1至31中任一項所述的波能裝置或權(quán)利要求32至43中任一項所述的波能發(fā)電設(shè)備發(fā)電的方法。
45.一種通過將浮動體與線性發(fā)電機的轉(zhuǎn)子連接并將所述發(fā)電機的定子拋錨于海洋或湖泊底部產(chǎn)生電力的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)子是永磁的，且所述定子配置有形成多個分布在所述轉(zhuǎn)子的運動方向中的電極的繞組。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于所述方法在利用如權(quán)利要求1至31中任一項所述的波能裝置時被使用。
47.根據(jù)權(quán)利要求45至46中任一項所述的方法，其特征在于所述定子被直接設(shè)置在海洋或湖泊底部或所述底部的基板上，且在發(fā)電機中心以下的海底中形成一個凹槽，所述凹槽的深度對應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的長度。
48.根據(jù)權(quán)利要求45至47中任一項所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生的電能被傳送到開關(guān)站，其中所述開關(guān)站的部件被設(shè)置在水密性容器中，其中所述容器被拋錨在海底。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于所述開關(guān)站封閉在設(shè)置在陸地上的接收站中。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于多個開關(guān)站連接至共用的中間站，其中所述中間站連接至所述接收站。
51.根據(jù)權(quán)利要求48至50中任一項所述的方法，其特征在于所述開關(guān)站的至少一個和/或所述中間站被設(shè)置在水面以下，優(yōu)選靠近所述海底。
52.根據(jù)權(quán)利要求48至51中任一項所述的方法，其特征在于所產(chǎn)生的電壓在所述開關(guān)站的至少一個和/或所述中間站中被升壓轉(zhuǎn)換。
53.根據(jù)權(quán)利要求48至52中任一項所述的方法，其特征在于來自所述開關(guān)站的至少一個和/或來自所述中間站的輸出電壓為交流電壓。
54.一種用于制造權(quán)利要求1至31中任一項所述的波能裝置的線性發(fā)電機的組件系統(tǒng)，其特征在于所述部件包括多個標準的、統(tǒng)一類型的定子模塊，其中所述定子模塊適合在所述轉(zhuǎn)子的運動方向中以可選數(shù)量一個接一個地成直線排列，和/或適合以可選數(shù)量環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子的中心線并排設(shè)置。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于所述部件包括多個標準的、統(tǒng)一類型的永磁體，其中所述永磁體適合在所述轉(zhuǎn)子的運動方向中以可選數(shù)量一個接一個地附著至轉(zhuǎn)子體，和/或適合以可選數(shù)量環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子中心線并排固定在所述轉(zhuǎn)子體上，其中所述永磁體與所述定子模塊匹配。
56.一種制造權(quán)利要求1至31中任一項所述的波能裝置的線性發(fā)電機的方法，其特征在于所述定子由標準的、統(tǒng)一類型的定子模塊制成，其中所述定子由多個圍繞所述轉(zhuǎn)子的中心線均勻地并排分布的分層體構(gòu)成，其中每個分層體由在所述轉(zhuǎn)子的運動方向中一個接一個地成直線排列的一個或多個定子模塊組成。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)子由標準的、統(tǒng)一類型的永磁體制成，其中多個永磁體均勻地圍繞轉(zhuǎn)子的中心線并排地附著至轉(zhuǎn)子體，且其中一個或多個永磁體在所述轉(zhuǎn)子運動方向中一個接一個地成直線排列固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有通過連接裝置(4)連接到線性發(fā)電機(5)的轉(zhuǎn)子(7)的浮動體(3)的波能裝置。定子(6)固定在海底(1)。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子(7)是永磁的，定子(6)包括形成多個分布在轉(zhuǎn)子運動方向中的電極的繞組。本發(fā)明還涉及一種由多個根據(jù)本發(fā)明的波能裝置組成的波能發(fā)電設(shè)備。本發(fā)明還涉及波能裝置的應(yīng)用、發(fā)電方法、用于制造根據(jù)本發(fā)明的波能裝置的線性發(fā)電機的組件系統(tǒng)、以及制造這種線性發(fā)電機的方法。
文檔編號H02K35/02GK1615400SQ02827054
公開日2005年5月11日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者漢斯·伯恩霍夫, 馬茨·萊永 申請人:瑞典海上能源公司