面向海洋能轉(zhuǎn)換直驅(qū)運行的橫向磁場直線發(fā)電機研究.pdf

1、目前中國能源緊缺問題和環(huán)境污染嚴重問題越來越嚴重，開發(fā)海洋能等新能源對解決這些問題有十分積極的意義。根據(jù)海洋的實際運行情況，本文對新型橫向磁場永磁直線發(fā)電機進行了研究，使其能夠滿足海洋能轉(zhuǎn)換的實際需求，合理組合定子和動子模塊，從而很方便的適應低速運行時發(fā)電機輸入能量的大小變化，而調(diào)整輸出能量的大小與輸入相匹配，以達到發(fā)電機適應于海洋運動特性的效果，實現(xiàn)海洋能的有效轉(zhuǎn)換。
　　提出新型橫向磁場發(fā)電機，發(fā)電機定子和動子齒極部分都由簡單

2、的平面硅鋼片疊制而成，采用模塊化的結(jié)構(gòu)理念對發(fā)電機的定子部分和動子部分進行設計，打破傳統(tǒng)發(fā)電機三相的概念，使發(fā)電機可以根據(jù)海洋運行的實際特性合理組合發(fā)電機定子和動子模塊，實現(xiàn)海洋能的有效轉(zhuǎn)換。動子齒部采用聚磁式結(jié)構(gòu)，發(fā)電機能夠提供復雜的三維磁路，同時氣隙磁通密度高并且制造工藝簡單、導磁性強。對新型橫向磁場直線發(fā)電機進行定性分析，以這個分析結(jié)果為背景設計新型橫向磁場直線發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)，并對定、動子的尺寸進行初步設計。
　　由于新型

3、橫向磁場直線發(fā)電機具有較為復雜的磁路，依靠傳統(tǒng)的理論和經(jīng)驗計處理難度大，傳統(tǒng)的數(shù)值分析已經(jīng)滿足不了對發(fā)電機的設計要求。以響應面分析法和試驗設計方法為基礎，采用中心組合的響應面法建立發(fā)電機的優(yōu)化設計模型，結(jié)合在Ansoft中建立的新型橫向磁場直線發(fā)電機的電磁場有限元分析模型，對發(fā)電機進行科學優(yōu)化設計，最終得到了發(fā)電機的所有結(jié)構(gòu)尺寸和電氣參數(shù)。其中充分考慮了鐵心的飽和和磁路的各種漏磁等因素的影響，而且直接進行三維電磁場分析，保證了計算結(jié)果的

4、精度。構(gòu)建有限元分析模型，得出了優(yōu)化前后發(fā)電機感應電動勢輸出波形，將兩者的輸出波形做了對比從而驗證了優(yōu)化后的結(jié)果是有效的。
　　新型橫向磁場直線發(fā)電機的機械結(jié)構(gòu)尺寸設計完成后，進行三維有限元動態(tài)分析后，以電磁理論為基礎，建立電氣參數(shù)的計算公式，通過電磁場有限元計算的方法進行輔助計算，對發(fā)電機的電氣參數(shù)進行分析，以得到新型橫向磁場直線發(fā)電機的各個電氣參數(shù)。
　　最后構(gòu)建有限元分析模型，在其基礎上作了動態(tài)仿真分析，觀察了動子在運